La investigación astrofísica reciente ha desvelado que mayoría de las estrellas similares al Sol albergan planetas con un tamaño comprendido entre el de la Tierra y el de Neptuno. De hecho, estas ‘super-Tierras’ y ‘sub-Neptunos’ son los planetas más comunes de la galaxia, aunque curiosamente no existan en nuestro Sistema Solar. A pesar de esta abundancia, y debido a su ausencia en nuestro ‘vecindario’, sus mecanismos de formación albergan todavía muchas lagunas. En particular, se ha determinado que estos planetas podrían perder gran parte de su atmosfera durante sus primeros años de vida y transicionar de planetas gigantes, como los del sistema solar, a sub-Neptunos.
Ahora, un equipo internacional de astrónomos, en el que participa los investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) Enric Pallé y Felipe Murgas, ha encontrado un ‘eslabón clave’ para determinar cómo se produce este proceso. Al estudiar cuatro planetas recién nacidos en el sistema V1298 Tau, este equipo ha logrado capturar una instantánea de estos objetos en pleno proceso de transformación para convertirse en los tipos de planetas más frecuentes de la galaxia.
“Todas las estrellas jóvenes son intrínsecamente activas, lo que hasta ahora había impedido medir con precisión las masas de sus planetas en formación. Este estudio supera ese obstáculo al emplear una técnica ingeniosa basada en la gravedad mutua entre planetas”, afirma el investigador del IAC, Enric Pallé. “Confirmar que estos mundos son extraordinariamente hinchados nos da una pieza fundamental para reconstruir la historia evolutiva de los sistemas planetarios más comunes de la galaxia, y nos ayudara a entender por qué el nuestro es una excepción”, añade.
“Lo que es tan emocionante es que estamos viendo un avance de lo que se convertirá en un sistema planetario muy normal”, afirma John Livingston, autor principal del estudio del Astrobiology Center in Tokyo, Japan. “Los cuatro planetas que estudiamos probablemente se contraerán hasta convertirse en ‘super-Tierras’ y ‘sub-Neptunos’. Nunca habíamos tenido una imagen tan clara de planetas jóvenes en sus primeros años de formación”, remarca.
Un laboratorio cósmico joven
Este estudio se centra en V1298 Tau, una estrella de solo unos 20 millones de años, un parpadeo en el tiempo cósmico comparado con nuestro Sol de 4.500 millones de años. Orbitando esta joven y activa estrella se encuentran cuatro planetas gigantes, todos con tamaños entre el de Neptuno y Júpiter, atrapados en una fase fugaz y turbulenta de evolución rápida. Por sus circunstancias, este sistema parece ser un ancestro directo de los sistemas compactos de varios planetas que se encuentran por toda la galaxia.
Durante una década, el equipo ha utilizado utilizó una batería de telescopios terrestres y espaciales para medir con precisión cuándo pasaba cada planeta por delante de la estrella, un evento conocido como tránsito. Al cronometrar estos tránsitos, el personal investigador ha detectado que las órbitas no eran perfectamente regulares.
Esto es debido a que la configuración orbital y la gravedad hacen que los planetas se atraigan entre sí, periódicamente acelerando o ralentizando ligeramente su movimiento. Estos minúsculos cambios, denominados Variaciones de Tiempo de Tránsito (TTV), permitieron al equipo medir con solidez las masas de los planetas por primera vez.
“Para los astrónomos, nuestro método habitual ‘Doppler’ para estudiar planetas consiste en medir la velocidad de la estrella mientras es eclipsada por sus planetas”, explica Erik Petigura, coautor del estudio e investigador en UCLA. “Pero las estrellas jóvenes son tan activas y temperamentales que el método Doppler es inviable. Al usar las TTV, utilizamos la propia gravedad de los planetas entre sí para calcular sus masas”, afirma.
Planetas como nubes de algodón de azúcar
Los resultados de este seguimiento fueron sorprendentes. A pesar de tener entre 5 y 10 veces el radio de la Tierra, se descubrió que los planetas tienen masas de solo 5 a 15 veces la de nuestro planeta Tierra. Esto los hace increíblemente poco densos: más parecidos a un algodón de azúcar del tamaño de un planeta que a mundos rocosos como nuestra Tierra.
“Se sospechaba que los planetas jóvenes tenían densidades muy bajas, pero esto nunca se había medido”, afirma Felipe Murgas, coautor del IAC, quien añade que “al comparar sus masas con sus radios, hemos proporcionado la primera medida observacional de sus densidades promedio, y hemos determinado que son excepcionalmente esponjosos y que en los próximos millones de años perderán gran parte de su atmosfera al espacio debido a la intensa radiación de su estrella”.
Esta característica ayuda a resolver un rompecabezas histórico. El análisis de este sistema revela que en general los planetas sub-Neptunos sufren una transformación muy radical al principio de sus vidas, perdiendo gran parte de sus atmósferas iniciales y enfriándose rápidamente al desaparecer el disco de gas que rodeaba a su estrella.
Esta característica ayuda a resolver un rompecabezas histórico. El análisis de este sistema revela que en general los planetas sub-Neptunos sufren una transformación muy radical al principio de sus vidas, perdiendo gran parte de sus atmósferas iniciales y enfriándose rápidamente al desaparecer el disco de gas que rodeaba a su estrella.
El eslabón perdido
“Me recuerda al famoso fósil ‘Lucy’, uno de nuestros ancestros homínidos que vivió hace 3 millones de años y fue uno de los eslabones perdidos clave entre los simios y los humanos”, añade Petigura. “V1298 Tau es un vínculo crítico entre las nebulosas de formación estelar que vemos por todo el cielo y los sistemas planetarios maduros que hemos descubierto por millares”, añade.
Comprender sistemas como V1298 Tau también puede ayudar a explicar por qué nuestro propio sistema solar carece de las super-Tierras y sub-Neptunos que son tan abundantes en otros lugares de la galaxia.
Contacto:
Enric Pallé: epalle [at] iac.es (epalle[at]iac[dot]es)
Felipe Murgas: fmurgas [at] iac.es (fmurgas[at]iac[dot]es)
