Un exoplaneta recién descubierto a solo 200 años luz de distancia podría arrojar nueva luz sobre uno de los misterios más extraños de la ciencia planetaria.
Aproximadamente 1,8 veces el radio de la Tierra, el objeto nombrado TOI-1075b se encuentra entre los ejemplos más grandes de un exoplaneta súper-Tierra que hemos encontrado hasta la fecha. También asienta sólidamente en lo que llamamos el brecha de radio de planeta pequeño; un aparente déficit de planetas entre 1,5 y 2 radios terrestres.
Se han encontrado súper-Tierras rocosas ligeramente más pequeñas. Así que los mundos un poco más grandes están llenos de atmósferas hinchadas, conocidas como mini-Neptunos. Pero en el medio, es algo así como un desierto.
Esa circunferencia añadida tampoco es todo soplo. La masa de TOI-1075b es 9,95 veces la de la Tierra. Eso es demasiado pesado para un mundo gaseoso; con la densidad inferida, es probable que el exoplaneta sea rocoso, como Mercurio, la Tierra, Marte y Venus. Esta peculiaridad lo convierte en un candidato ideal para probar teorías de formación y evolución planetaria.
La brecha del radio del planeta pequeño solo se identificó hace unos años, en 2017, cuando tuvimos una catálogo lo suficientemente grande de exoplanetas (planetas extrasolares, o planetas fuera del Sistema Solar) para que los científicos noten un patrón. Para los exoplanetas dentro de cierta proximidad cercana a sus estrellas, se han encontrado muy pocos mundos que se extiendan a ambos lados de esa brecha.
Hay varias explicaciones posibles para esto; el principal parece ser que, por debajo de cierto tamaño, un exoplaneta simplemente no tiene la masa para retener una atmósfera contra la radiación evaporativa tan cerca de la estrella anfitriona. De acuerdo con este modelo, los exoplanetas en la brecha deberían tener una atmósfera bastante considerable que consiste principalmente en hidrógeno y helio.
Introduzca TOI-1075b. Se detectó en los datos del telescopio de caza de exoplanetas de la NASA, TESS. Corto para Satélite de sondeo de exoplanetas en tránsito, TESS busca caídas débiles y regulares en la luz de otras estrellas, lo que sugiere que estas estrellas están siendo orbitadas por un exoplaneta. Los astrónomos también pueden determinar el radio de ese exoplaneta en función de la cantidad de luz de la estrella que se está atenuando.
los datos TESS sugirió que la estrella enana naranja TOI-1075 estaba siendo orbitada por un exoplaneta de alrededor de 1,72 veces el radio de la Tierra, en un período orbital de aproximadamente 14,5 horas. Esto llamó la atención de la astrónoma Zahra Essack del MIT, que está estudiando supertierras calientes. En ese radio y proximidad, el mundo candidato en ese momento se ajustaba a los criterios para un mundo de brecha de radio.
El siguiente paso para intentar entender la naturaleza de este exoplaneta fue pesarlo. Esto implica aprovechar un efecto diferente que tiene un exoplaneta en su estrella anfitriona: la gravitacional. La estrella proporciona la mayor parte de la gravedad en una interacción estrella-planeta, pero el planeta también ejerce un pequeño tirón gravitacional sobre la estrella. Eso significa que una estrella se tambalea muy levemente en el lugar, y los astrónomos pueden detectar esto en pequeños cambios en la luz de la estrella
Si conocemos la masa de la estrella, esos cambios se pueden usar para medir la masa del planeta que sacude la estrella. TOI-1075 tiene una masa y un radio de aproximadamente el 60 por ciento de nuestro propio Sol, por lo que Essack y sus colegas pudieron calcular con precisión la masa del exoplaneta en 9,95 masas terrestres. Y sus medidas de precisión del tamaño arrojaron 1.791 radios terrestres.
Si sabe qué tan grande es algo y qué tan pesado es, puede calcular su densidad promedio. ¿Y TOI-1075b? Resultó ser un chonk absoluto. Tiene una densidad de 9,32 gramos por centímetro cúbico. Eso es casi el doble de la densidad de la Tierra de 5,51 gramos por centímetro cúbico, lo que la convierte en una candidata a la supertierra más densa de los libros.
Un exoplaneta en la brecha de masa debería tener una atmósfera sustancial de hidrógeno y helio. La densidad de TOI-1075b es inconsistente con una atmósfera sustancial. Esto es muy curioso. Pero lo que podría tener el exoplaneta en su lugar es potencialmente aún más fascinante.
“Según la composición predicha de TOI-1075b y el período orbital ultracorto, no esperamos que el planeta haya retenido una envoltura H/He”. los investigadores escriben en su artículo.
“Pero, TOI-1075b podría tener: sin atmósfera (roca desnuda); una atmósfera de vapor de metal/silicato con una composición establecida por el océano de magma que se vaporiza en la superficie, ya que la temperatura de equilibrio de TOI-1075 b es lo suficientemente caliente como para derretir una roca superficie; o, especialmente en el extremo inferior de su rango de densidad media permitido, posiblemente una fina capa de H/He o CO2 u otra atmósfera”.
Sí, has leído bien. TOI-1075b es tan caliente (por estar tan cerca de su estrella) que su superficie podría ser un océano de magma que produce una atmósfera de roca vaporizada.
La buena noticia aquí es que podríamos averiguarlo. Como hemos visto recientemente, JWST es muy hábil para observar las atmósferas de los exoplanetas. Apuntarlo a TOI-1075b debería revelar si tiene una atmósfera delgada, una atmósfera de silicato o ninguna atmósfera, y esta información podría revelar alguna peculiaridad previamente desconocida de la formación y evolución de los planetas, y cómo las supertierras pierden su gas.
La investigación del equipo ha sido aceptada en El diario astronómicoy está disponible en arXiv.