Impresión artística de un exoplaneta supertierra.(Crédito de la imagen: NASA/Ames/JPL-Caltech)El satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA y el instrumento de medición de planetas ESPRESSO del Very Large Telescope de Chile han descubierto una supertierra que podría explicar la misteriosa ausencia de ciertos exoplanetas en el universo.
«Es una pequeña adición a la ya larga lista de planetas conocidos, pero tales descubrimientos son esenciales para mejorar nuestra comprensión de los mecanismos de formación y evolución de los planetas», dijo José Rodrigues, del Instituto de Astrofísica de Oporto, quien dirigió el estudio, en un comunicado. «Serán necesarios muchos más [planetas] para transformar nuestras hipótesis en certezas científicas».
El exoplaneta, llamado TOI-512b, se encuentra a 218 años luz de distancia. Fue identificado por primera vez por TESS en 2020, que vio al planeta transitar, o moverse regularmente frente a su estrella, bloqueando parte de la luz de la estrella para que no llegara a nuestro punto de observación en el cosmos. Basándose en la cantidad de luz bloqueada, los astrónomos midieron el radio de TOI-512b en 1,54 veces el tamaño de la Tierra.
Para confirmar que TOI-512b es un planeta real, y no un falso positivo provocado por la actividad de la estrella, el instrumento ESPRESSO (Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observation) del Very Large Telescope midió la velocidad radial de la estrella del mundo. Se trata del «bamboleo» en la rotación de la estrella provocado por la gravedad del planeta en órbita que tira de la estrella. Las mediciones de ESPRESSO determinaron que la masa de TOI-512b es 3,57 veces la de la Tierra.
Conociendo su radio y su masa, los astrónomos pudieron calcular la densidad media de TOI-512b, determinando que tiene una densidad aparente de 5,62 gramos por centímetro cúbico. Esta densidad es ligeramente superior a la de la Tierra, cuya densidad media es de 5,52 gramos por centímetro cúbico.
Si TOI-512b tuviera el tamaño de la Tierra con esta densidad, deduciríamos que es un planeta sólidamente rocoso – pero TOI-512b es más grande y más masivo que la Tierra, por lo que la historia es más compleja.
TOI-512b orbita su estrella cada 7,1 días a una distancia de sólo 9.863.797 kilómetros (6.129.079 millas). Esto significa que se calienta bastante – está demasiado cerca de su estrella para estar en la zona habitable, recibiendo 112 veces más calor de su estrella que la Tierra. Su tamaño también lo sitúa justo por debajo de lo que los investigadores llaman el «desierto caliente de Neptuno».
Los astrónomos están encontrando exoplanetas de innumerables tamaños y masas, pero parece haber una dramática escasez de mundos entre aproximadamente 1,8 y 2,4 veces el radio de la Tierra. Una de las teorías es que, a medida que los mundos del tamaño de Neptuno, ricos en gas y hielo, migran hacia su estrella, la radiación estelar destruye su atmósfera, eliminando gran parte del gas y dejando un mundo más pequeño al final del proceso.
La estrella TOI-512, en la constelación del hemisferio sur de Columba, la Paloma. (Crédito de la imagen: José Rodrigues)
La otra posibilidad es que se trate de calor sobrante de la formación de un planeta que se filtra desde su interior hasta su gruesa capa gaseosa, calentándola para que pueda escapar más fácilmente. Es lo que se denomina pérdida de masa impulsada por el núcleo.
TOI-512b podría haber sido un mundo similar a Neptuno que perdió la mayor parte de su gas. Basándose en su densidad, masa y volumen, el equipo de Rodrigues modelizó cuál podría ser la estructura interior del planeta. Su conclusión es que el modelo que mejor se ajusta describe un pequeño núcleo interno que constituye el 13% de la masa del planeta, un manto que aporta el 69% y una capa de agua de hasta el 16% de la masa del planeta, mientras que el 2% restante corresponde a la capa gaseosa ahora agotada. Compárese con la Tierra, donde la fracción de masa de agua es sólo del 0,02%.
Pero si TOI-152b se hubiera reducido por la radiación estelar, no quedaría nada de agua ni de atmósfera. En cambio, el equipo de Rodrigues sugiere que la pérdida de masa impulsada por el núcleo es la mejor explicación, en particular para la edad de TOI-152b de 8.235 millones de años (aunque con una incertidumbre de 4.386 millones de años), ya que la pérdida de masa impulsada por el núcleo es un proceso que puede durar miles de millones de años.
Eso no quiere decir que todos los planetas que atraviesan el desierto caliente de Neptuno pierdan sus envolturas gaseosas de la misma manera. Es posible que su capa gaseosa sea eliminada por la radiación solar o por la pérdida de masa impulsada por el núcleo, dependiendo del planeta y de la estrella. Como Rodrigues afirmaba al principio de este artículo, los astrónomos necesitan muchos más ejemplos antes de poder empezar a sacar conclusiones sólidas.
El estudio también descarta un segundo planeta candidato que se había insinuado en las observaciones del TESS. En cuanto al seguimiento, el planeta podría estar un poco demasiado lejos y ser difícil para que el telescopio espacial James Webb realice espectroscopia de tránsito -es decir, estudiar la atmósfera de un planeta cuando ese planeta transita su estrella y parte de la luz estelar se filtra a través de la atmósfera-, sugiriendo el equipo de Rodrigues que este proceso con el JWST podría ser «tedioso». En su lugar, proponen que el espectrómetro ANDES (Espectrógrafo Echelle de Alta Dispersión de Armazones) del próximo Telescopio Extremadamente Grande de 39 metros (128 pies) del Observatorio Europeo Austral en Chile podría tener mejor suerte.
Los resultados sobre TOI-512b se publicaron el 25 de marzo en Astronomy & Astrophysics.
