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Descubren un nuevo planeta potencialmente oceánico

Es posible que astrónomos hayan detectado un mundo oceánico que orbita una estrella similar al Sol.

Un mundo raro a 245 años luz de distancia podría ser clave para desentrañar un misterio planetario.

Un exoplaneta llamado TOI-733b tiene poco menos del doble del radio de la Tierra y está orbitando una estrella un poco más pequeña que el Sol con un período de 4,9 días. Las mediciones de su densidad sugieren que puede haber perdido su atmósfera o ser un mundo acuático cubierto por un océano.

En una proximidad orbital tan cercana, es probable que el calor de la estrella evapore la atmósfera de TOI-733b, lo que significa que, en un tiempo relativamente corto, podría transformarse en una pequeña roca desnuda.

Esto, según un equipo de astrónomos dirigido por Iskra Georgieva de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia, podría ayudar a los científicos a descubrir una brecha curiosa en el registro de exoplanetas: por qué hay tan pocos mundos entre 1,5 y 2 radios terrestres.

La investigación, aceptada para su publicación en Astronomy & Astrophysics, está disponible en el servidor de preimpresión arXiv.

Desde que se descubrieron los primeros exoplanetas en la década de 1990, hemos pasado a una especie de auge del descubrimiento de exoplanetas. Al momento de escribir este artículo, se han descubierto y confirmado más de 5300 exoplanetas, junto con miles de candidatos más. Todo esto significa que podemos comenzar a ver surgir algunos patrones.

Algunos de esos patrones se deben a la forma en que buscamos exoplanetas. Los dos métodos principales son los tránsitos y la velocidad radial.

Un tránsito observa los leves cambios en la luz de las estrellas cuando un exoplaneta en órbita pasa entre nosotros y la estrella. Las mediciones de la velocidad radial buscan los pequeños cambios en la longitud de onda de la luz estelar a medida que la estrella es arrastrada por la gravedad del exoplaneta.

Ambos métodos son mejores para detectar mundos más grandes en órbitas cercanas, por lo que constituyen la mayoría de los exoplanetas que hemos encontrado.

Pero algunos otros patrones no pueden ser explicados por la tecnología humana. Un ejemplo evidente es el pequeño valle del radio del planeta. Se han encontrado sorprendentemente pocos mundos entre la categoría de súper-Tierra de exoplanetas, hasta 1.5 radios terrestres, y mini-Neptunos, sobre 2 radios terrestres.


Se desconoce la razón de esta brecha, pero la evidencia reciente está comenzando a acumularse para encoger mini-Neptunos: mundos en el lado superior del valle del radio que pierden sus atmósferas bajo el calor abrasador de sus estrellas, convirtiéndose en núcleos más pequeños, desnudos y despojados en el lado inferior del valle del radio.

Sin embargo, no está del todo claro si la estrella está impulsando la pérdida de masa o si es un proceso interno, impulsado por el calor que escapa del núcleo del exoplaneta.

Los exoplanetas dentro del valle del radio son la clave para desbloquear el misterio. Si podemos encontrar una cantidad significativa de mundos que estén experimentando este proceso, los astrónomos planetarios pueden analizarlos para tratar de comprender mejor por qué existe una brecha tan extraña en el tamaño de los exoplanetas.

Georgieva y su equipo encontraron un exoplaneta en órbita en los datos recopilados por el telescopio TESS de búsqueda de exoplanetas de la NASA, y utilizaron el espectrógrafo Buscador de planetas de velocidad radial de alta precisión (HARPS) en el telescopio de 3,6 metros de ESO La Silla para medir sus características.

Los datos de tránsito de TESS revelaron el período orbital del exoplaneta, colocando al mundo lo suficientemente cerca para la fotoevaporación. Pero los datos de tránsito no solo revelan el período orbital. Si sabe cuán intrínsecamente brillante es una estrella, la cantidad de luz bloqueada por el tránsito de un exoplaneta les permite a los astrónomos conocer el radio de ese exoplaneta.

Esto llevó a una medición de 1,99 radios terrestres. Y el espectrógrafo HARPS midió la velocidad radial de la estrella. Nuevamente, esto puede ayudar a medir el exoplaneta. Si conoce la masa de la estrella, entonces cuánto se mueve a medida que interactúa gravitacionalmente con el exoplaneta puede decirle cuál es la masa del exoplaneta. En este caso, esa masa era de 5,72 masas terrestres.


Luego, la masa y el radio se pueden combinar para obtener la densidad, a partir de la cual se puede inferir la composición. TOI-733b tiene una densidad de 3,98 gramos por centímetro cúbico. Eso es solo un poco más que la densidad de Marte y menos que la densidad de la Tierra, que se encuentra en 5,51 gramos por centímetro cúbico.

No se sabe con precisión de qué está hecho TOI-733b, pero el equipo realizó un modelado y descubrió que, si el exoplaneta alguna vez tuvo una atmósfera de hidrógeno y helio similar a la de Neptuno, probablemente ya la perdió. Sin embargo, si este fuera el caso, el exoplaneta reformó una atmósfera secundaria de elementos más pesados.

También es posible que sea un mundo marino. En este caso, todavía habría perdido su hidrógeno y helio, pero la atmósfera que quedaría sería rica en vapor de agua, que es más resistente a los procesos de fotoevaporación. En este caso, el exoplaneta no habría experimentado ninguna pérdida significativa de masa atmosférica.

“Responder a la pregunta de si TOI-733b tiene una atmósfera secundaria o es un planeta oceánico se reduce a diferenciar entre un planeta similar a Neptuno que perdió su ~10 por ciento de H/He para dejar atrás una atmósfera de vapor de volátiles más pesados, y uno que se formó y permaneció relativamente igual a lo largo de su evolución”, escriben los investigadores.

“Si bien está más allá del alcance de este documento, encontrar una respuesta a esta pregunta tendrá amplias implicaciones en nuestra comprensión de los exoplanetas”.

Desafortunadamente, tendremos que esperar un tiempo para obtener respuestas. Es posible sondear las atmósferas de algunos exoplanetas en tránsito. Se trata de estudiar los cambios en la luz de la estrella durante los tránsitos exoplanetarios; cualquier luz que atraviese la atmósfera cambiará, y los científicos pueden estudiar esos cambios para determinar la composición atmosférica.

Pero TOI-733b no es un planeta particularmente bueno para realizar tal sondeo. Se tendrá que esperar a que la próxima generación de telescopios pueda curiosear en los secretos atmosféricos de TOI-733b. Sin embargo, cuando llegue el momento, la investigación del equipo indica que valdrá la pena echarle un vistazo.

“Según todos los informes, TOI-733 b parece ser un planeta interesante y tiene el potencial de ser una pieza pequeña pero clave para resolver grandes acertijos en la ciencia de los exoplanetas”, escriben.

“Con análisis teóricos cada vez más profundos y la promesa de un seguimiento de alta precisión por parte de las instalaciones actuales y futuras, parece que estamos en el buen camino para encontrar respuestas a las principales preguntas relacionadas con la formación y evolución de planetas”.

Portada: Ilustración de un exoplaneta posiblemente oceánico.

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