Un planeta gigante gaseoso similar a Saturno, que demora poco más de tres días en orbitar a su estrella madre -una diminuta estrella enana roja que posee apenas el 20% de la masa de nuestro Sol-, está desafiando los modelos clásicos y obligando a revisar las teorías de formación planetaria.

Así lo señala una nueva investigación publicada hoy en la revista Nature Astronomy en la que participó un equipo internacional de astrónomos, liderados por investigadores en el Reino Unido y Chile.

Científicos chilenos descubren gigante planeta orbitando una diminuta estrella

Según explican Andrés Jordán y Rafael Brahm, astrónomos del Instituto Milenio de Astrofísica (MAS) y académicos de la Universidad Adolfo Ibáñez que lideraron el equipo de investigación nacional, la estrella denominada TOI-6894 se encuentra a unos 700 años luz de la Tierra y corresponde a una enana roja, con una masa de sólo 20% la del Sol. El planeta que la orbita (TOI-6894b) fue descubierto como parte de una investigación que analizó más de 91 mil estrellas enanas rojas de baja masa en busca de planetas gigantes.

Andrés Jordán cuenta que esta investigación se inició hace algunos años como parte de un programa sistemático para descubrir planetas gigantes (análogos a Saturno o Júpiter) orbitando estrellas de baja masa.

“Usamos datos del telescopio espacial TESS y espectrógrafos localizados en Chile. El más importante para este programa fue el espectrógrafo ESPRESSO, del Observatorio VLT ubicado en cerro Paranal, Región de Antofagasta”, explica Jordán. La principal motivación -agrega-, era que los modelos de formación planetaria no pueden explicar de manera fácil la formación de objetos tan masivos en estrellas tan pequeñas, por lo que este estudio permitirá entender mejor cómo se forman los sistemas planetarios en general.

Nuevas teorías

Hasta ahora la teoría de formación planetaria más aceptada para explicar la formación de gigantes gaseosos se llama teoría de acreción del núcleo. Primero se forma un núcleo planetario mediante acumulación gradual de material. A medida que el núcleo se hace más masivo, atrae gases para formar una atmósfera. Eventualmente, alcanza suficiente masa para iniciar un proceso acelerado de acreción de gas y convertirse en un gigante gaseoso.

Pero según esta misma teoría, la formación de gigantes gaseosos es más difícil alrededor de estrellas de baja masa, porque el disco protoplanetario que las rodea (el material de formación de planetas) tendría cantidades limitadas de material, impidiendo formar un núcleo lo suficientemente masivo para desencadenar el proceso acelerado que se requiere para formar un planeta gigante.

El Dr. Edward Bryant, quien lideró el estudio en la Universidad de Warwick, Reino Unido, destacó que “TOI-6894b es un planeta gigante en tránsito alrededor de la estrella de menor masa conocida hasta la fecha. No esperábamos que planetas como TOI-6894b pudieran formarse alrededor de estrellas tan pequeñas. Este descubrimiento será clave para entender los extremos en la formación de planetas gigantes.”

Andrés Jordán agrega que “este proceso requiere una cantidad importante de sólidos y suficiente tiempo para poder aglomerar todo. Ninguno de esos factores se dan en estrellas pequeñas. Es posible que el disco del cual se formó TOI-6894b haya sido particularmente masivo o que otro mecanismo haya operado en este caso. Sin embargo, ninguno de los modelos alternativos que consideramos pueden explicar con comodidad la existencia de este planeta, por lo que el problema de entender cómo se forman estos sistemas está abierto”.

Enigmático planeta

Según detalla Jordán, el planeta es un gigante gaseoso de baja densidad, con un radio un poco mayor que el de Saturno, pero que posee solo ~50% de la masa que exhibe el planeta de los anillos. “Su período orbital es de solo 3.37 días, mucho más pequeño incluso que el de Mercurio, pero dado que la estrella que lo alberga es tan diminuta, su temperatura es de solo 420 grados Kelvin”, detalla.

Esta temperatura atmosférica, sin embargo, es inusualmente fría para un gigante gaseoso, ya que la mayoría de exoplanetas de este tipo encontrados hasta ahora, poseen temperaturas mucho mayores, de aproximadamente 1000-2000 Kelvin. Su baja temperatura, junto con otras características como los tránsitos muy profundos, lo convierten en uno de los planetas gigantes más prometedores para ser caracterizados con atmósferas frías.

El siguiente paso para dilucidar el misterio de este planeta es estudiar esta atmósfera en detalle, lo que permitiría medir la distribución de material dentro del planeta, ayudando a determinar el tamaño y estructura de su núcleo, lo que puede indicar si se formó por acreción o por colapso de un disco inestable.

TOI-6894b ya fue elegido como un planeta para ser observado próximamente por elTelescopio Espacial James Webb (JWST)dentro de los próximos 12 meses: “el estudio de su atmósfera es una de las investigaciones posteriores más interesantes. Estamos expectantes a ver que arrojan las observaciones del JWST”, concluye Andrés Jordán.