Hay muchos planetas extraños y maravillosos fuera del Sistema Solar, pero un mundo recién descubierto es una verdadera rareza espacial.
El exoplaneta TOI-5205b es un gigante gaseoso del mismo tamaño y masa que Júpiter, que orbita alrededor de la enana roja TOI-5205. Pero no hay nada inusual en eso; los planetas orbitan estrellas todo el tiempo.
Lo que es inusual es el tamaño de TOI-5205 en comparación con el exoplaneta del tamaño de Júpiter. La estrella no es exactamente cuatro veces el radio de su planeta, registrando un poco menos del 40 por ciento del radio y la masa del Sol. Además, la órbita de TOI-5205b es incómodamente cercana, viajando alrededor de la enana roja una vez cada 1,6 días.
Esta es una de las primeras veces que se encuentra un exoplaneta tan grande orbitando una enana roja tan pequeña, y los astrónomos no han descubierto cómo se formó una pareja tan extraña. Va en contra de nuestra comprensión actual de la formación de planetas.
“La estrella anfitriona, TOI-5205, es casi cuatro veces el tamaño de Júpiter”. dice el astrónomo Shubham Kanodia de la Carnegie Institution for Science, “sin embargo, de alguna manera ha logrado formar un planeta del tamaño de Júpiter, lo cual es bastante sorprendente”.
Las estrellas enanas rojas son las estrellas de secuencia principal más pequeñas que conocemos; más pequeño y comenzamos a virar hacia el territorio de las enanas marrones que no son del todo estrellas. Son de baja masa, brillo y calor, quemando sus reservas de hidrógeno tan lentamente que su vida útil proyectada puede estar en el trillones de añosmucho más que la edad actual del Universo de 13.800 millones de años.
Debido a que son tan pequeñas y tenues, las enanas rojas no se pueden ver a simple vista; sin embargo, son las estrellas más numerosas de la Vía Láctea. Sin embargo, de la 5250 exoplanetas confirmado en el momento de escribir este artículo, solo 240 están en órbita alrededor de estrellas enanas rojas; solo alrededor de una docena de ellos son del tamaño de Júpiter o más grandes.
Lo que entendemos sobre la formación de planetas sugiere que tales parejas de estrellas y exoplanetas son poco probables. Las estrellas se forman a partir de cúmulos en densas nubes de gas y polvo. A medida que crecen, el material a su alrededor se fusiona en un disco que alimenta a la estrella bebé, un poco como el agua que se arremolina por un desagüe. Una vez que la estrella es lo suficientemente masiva, emite vientos poderosos que soplan el material más cercano, cortando el crecimiento de la estrella.
Lo que queda en este disco forma objetos que orbitan alrededor de la estrella, agrupándose para convertirse gradualmente en planetas. Para hacer un gigante gaseoso, nuestro modelo actual sugiere que se requieren alrededor de 10 masas terrestres de material de disco rocoso para formar el núcleo planetario, que luego acumula gas para crear una atmósfera extendida gigante. Este proceso también debe ocurrir con relativa rapidez, antes de que la estrella bebé elimine los restos del disco.
Nuestros modelos también sugieren que una pequeña estrella enana roja no debería tener suficiente material en su disco para que este proceso ocurra dentro del marco de tiempo requerido.
“La existencia de TOI-5205b amplía lo que sabemos sobre los discos en los que nacen estos planetas”. Kanodia dice.
“Al principio, si no hay suficiente material rocoso en el disco para formar el núcleo inicial, entonces no se puede formar un planeta gigante gaseoso. Y al final, si el disco se evapora antes de que se forme el núcleo masivo, entonces uno no puede formar un planeta gigante gaseoso. Y, sin embargo, TOI-5205b se formó a pesar de estas barreras. Según nuestra comprensión nominal actual de la formación de planetas, TOI-5205b no debería existir; es un planeta ‘prohibido'”.
El exoplaneta fue descubierto en base a los tránsitos, que es cuando un mundo en órbita pasa entre nosotros y su estrella anfitriona. Este pasaje atenúa la luz de la estrella; si se conoce el brillo intrínseco de la estrella, los astrónomos pueden calcular el tamaño del exoplaneta. La interacción gravitatoria entre la estrella y el exoplaneta también hace que la estrella se “tambalee” ligeramente en el lugar, y medir esta oscilación permite a los astrónomos calcular la masa del exoplaneta.
Con base en estas observaciones, Kanodia y su equipo descubrieron que el exoplaneta tiene 1,08 veces la masa y 1,03 veces el radio de Júpiter. Es el 27,2 por ciento del radio de la estrella, que es el 39,4 y el 39,2 por ciento de la masa y el radio del Sol, respectivamente.
Esto parece extremo, pero aún más fascinante, TOI-5205b no está solo. Un artículo recientemente subido al servidor de preimpresión arXiv y aceptado para su publicación detalla el descubrimiento de TOI-3235bun exoplaneta de 0,665 veces la masa y 1,07 veces el radio de Júpiter, que orbita una enana roja de 0,394 veces la masa y 0,37 veces el radio del Sol, con un período de 2,6 días.
Y en 2021, los astrónomos anunciaron el descubrimiento de TOI-519bun gigante gaseoso de hasta 14 veces la masa y 1,07 veces el radio de Júpiter, orbitando una enana roja de 0,37 veces la masa y el radio del Sol, con un período de 1,27 días.
Entonces, estos exoplanetas pueden existir, aunque rara vez. Dependerá del trabajo futuro averiguar cómo. Afortunadamente, los tránsitos de estos exoplanetas pueden ayudar.
La luz de la estrella cambia a medida que atraviesa la atmósfera del exoplaneta; con un poderoso telescopio infrarrojo como el JWST, esos cambios se pueden examinar en detalle para determinar de qué están hechas estas atmósferas.
Quizás también contengan algunas pistas que conduzcan a la resolución de este fascinante misterio.
La investigación ha sido publicada en El diario astronómico.