Dos planetas ‘súper esponjosos’ desafían la física: estos gigantes gaseosos son más ligeros que el algodón de azúcar
Imagen destacada: Ilustración artística del sistema TOI-791 que muestra dos planetas súper esponjosos orbitando su estrella. Crédito: NASA/Daniel Rutter
Los astrónomos han confirmado un par de planetas tan increíblemente poco densos que hacen que el algodón de azúcar parezca denso en comparación. Los dos gigantes gaseosos que orbitan la estrella TOI-791, a aproximadamente 1.120 años luz de distancia en la constelación austral Volans, son los planetas menos densos jamás descubiertos. El planeta interior, TOI-791 b, tiene una densidad de solo 0.038 gramos por centímetro cúbico, aproximadamente un tercio de la densidad del algodón de azúcar.
Para ponerlo en perspectiva, Júpiter tiene una densidad de 1.33 g/cm³. Saturno, el planeta menos denso de nuestro Sistema Solar, flota a 0.69 g/cm³. La Tierra, con su composición rocosa, pesa 5.5 g/cm³. TOI-791 b tiene aproximadamente el mismo diámetro que Júpiter pero posee solo el 3 por ciento de su masa. Su compañero, TOI-791 c, es en realidad más grande que Júpiter con aún menos masa.
Los hallazgos fueron publicados en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) y anunciados la semana pasada por un equipo liderado por el Dr. George Dransfield de la Universidad de Oxford.
“Se conocen un puñado de estos planetas súper esponjosos, y es aún más raro encontrar dos en el mismo sistema”, dijo Dransfield. “Sus densidades extremadamente bajas los convierten en objetivos fascinantes para comprender cómo se forman y evolucionan los sistemas planetarios.”
¿Cómo se pesa una bolita de algodón?
Medir la masa de un planeta que es esencialmente una tenue envoltura de gas plantea serios desafíos. El equipo logró la hazaña utilizando una técnica llamada variaciones de tiempo de tránsito (TTV), que aprovecha la danza gravitacional entre los dos planetas. Cuando cada planeta transita su estrella, la gravedad del otro lo empuja ligeramente hacia adelante o hacia atrás, produciendo cambios medibles en el momento de cada tránsito. Estas diminutas variaciones codifican las masas de los planetas.
Los datos provinieron del TESS (Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito) de la NASA, que observó el sistema durante siete años a lo largo de 1.122 días de tiempo total de observación. Pero capturar la imagen completa requirió ayuda desde tierra desde un lugar inusual: la Antártida.
El telescopio ASTEP, operado por la Université Côte d’Azur en la Estación Concordia en la Antártida, fue crucial para observar los tránsitos excepcionalmente largos de los planetas. TOI-791 b orbita su estrella cada 139 días, y TOI-791 c cada 232 días, mucho más que la mayoría de los exoplanetas en tránsito conocidos, que típicamente giran alrededor de sus estrellas en días o semanas. Cada tránsito dura más de 11 horas, los tránsitos planetarios continuos más largos jamás observados completamente desde tierra. Los meses de oscuridad invernal ininterrumpida de la Antártida la convirtieron en el único lugar en la Tierra donde estas observaciones maratonianas podían tener éxito.
Los planetas están bloqueados en una resonancia de movimiento medio de 5:3: por cada cinco órbitas que completa TOI-791 b, TOI-791 c completa casi exactamente tres. Esta resonancia no solo permitió las mediciones de masa, sino que también proporciona pistas sobre la historia dinámica del sistema, lo que sugiere que los planetas migraron hacia adentro juntos a través del disco protoplanetario al comienzo de la formación del sistema.
Un rompecabezas para los modelos de formación planetaria
Los planetas súper esponjosos desafían el modelo estándar de acreción del núcleo de formación de planetas gigantes. Esa teoría sostiene que se necesita un núcleo sólido de aproximadamente 10 masas terrestres para desencadenar la acreción descontrolada de gas. TOI-791 b, con solo el 3 por ciento de la masa de Júpiter distribuida en un volumen del tamaño de Júpiter, parece carecer de cualquier núcleo sustancial.
La hipótesis principal es que estos planetas acumularon enormes atmósferas de hidrógeno y helio lejos de su estrella en regiones frías del disco protoplanetario, donde el gas podía enfriarse y acumularse rápidamente alrededor de una semilla mucho más pequeña. Sus órbitas actuales, a 0.6 y 0.86 unidades astronómicas (aproximadamente la distancia de Venus al Sol), sugieren que luego migraron hacia adentro.
Jon Jenkins, responsable científico del Centro de Investigación Ames de la NASA, dijo que estos mundos representan “un rompecabezas para resolver sobre cómo se forman los planetas gigantes como Júpiter y los súper esponjosos”.
Solo se conocen otros cuatro sistemas que albergan múltiples planetas súper esponjosos, lo que convierte a TOI-791 en un laboratorio excepcionalmente raro para la ciencia planetaria comparativa. El equipo ya ha propuesto observaciones de seguimiento utilizando el Telescopio Espacial James Webb para evaluar si las atmósferas esponjosas contienen moléculas de carbono, nitrógeno y oxígeno, lo que revelaría cómo se formaron y evolucionaron estos mundos inusuales.
El Prof. Amaury Triaud de la Universidad de Birmingham, investigador principal del proyecto ASTEP en el Reino Unido, dijo que las observaciones del JWST podrían revelar “nueva información sobre cómo se formaron estos planetas inusuales”.
El descubrimiento también destaca el valor de la ciencia ciudadana. Los candidatos para ambos planetas fueron inicialmente identificados por el proyecto Planet Hunters TESS, un esfuerzo voluntario que involucra a astrónomos aficionados en el escaneo de datos de TESS en busca de señales de tránsito. TOI-791 b fue identificado en 2019 y TOI-791 c en 2023, años antes de que los astrónomos profesionales confirmaran el hallazgo.
“Este descubrimiento resalta la importancia de la colaboración internacional continua en astronomía”, dijo el Prof. Tristan Guillot de la Université Côte d’Azur, investigador principal de ASTEP. “Reunir observaciones de la Antártida, telescopios espaciales y observatorios de varios continentes fue esencial para revelar la verdadera naturaleza de estos extraordinarios planetas.”
Traducido por Alessandra para 1ban.news