Se ha descubierto un exoplaneta recientemente y se trata de una de las supertierras más grandes encontradas hasta ahora. Se ubica a 200 años luz y podría arrojar nueva luz sobre uno de los misterios más extraños de la ciencia planetaria.
Con un radio aproximadamente 1.8 veces superior al de la Tierra, el objeto denominado TOI-1075b es uno de los mayores ejemplos de exoplaneta superterrestre que hemos encontrado hasta la fecha. También se encuentra en lo que llamamos la brecha de radio de los planetas pequeños, un aparente déficit de planetas entre 1.5 y 2 radios de la Tierra.
Se han encontrado supertierras rocosas ligeramente más pequeñas. También se han encontrado mundos ligeramente más grandes con atmósferas hinchadas, conocidos como mini-Neptunos. Pero en el medio, hay una especie de desierto.
Esa circunferencia añadida no es sólo una bocanada de aire. La masa de TOI-1075b es 9.95 veces la de la Tierra. Esto es demasiado grande 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 sondear las teorías de formación y evolución planetaria.
La brecha en el radio de los planetas pequeños no se identificó hasta hace unos años, en 2017, cuando tuvimos un catálogo lo suficientemente grande de exoplanetas (planetas extrasolares, o planetas fuera del Sistema Solar) para que los científicos notaran un patrón. En el caso de los exoplanetas que se encuentran dentro de una cierta proximidad a sus estrellas, se han encontrado muy pocos mundos que estén a caballo entre ellos.
Exoplaneta podría tener una atmósfera
Hay varias explicaciones posibles para esto; la principal parece ser que, por debajo de un cierto tamaño, un exoplaneta simplemente no tiene la masa para retener una atmósfera contra la radiación evaporativa tan cerca de la estrella anfitriona. Según este modelo, los exoplanetas que se encuentran en la brecha deberían tener una atmósfera bastante considerable compuesta principalmente por hidrógeno y helio.
Así es TOI-1075b. Fue detectado en los datos del telescopio de la NASA para la búsqueda de exoplanetas, TESS. El TESS, abreviatura de Transiting Exoplanet Survey Satellite, busca débiles y regulares caídas en la luz de otras estrellas que sugieran que éstas 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 atenúa.
Los datos del TESS sugieren que la estrella enana naranja TOI-1075 está siendo orbitada por un exoplaneta cuyo radio es 1.72 veces el de la Tierra, con un período orbital de unas 14.5 horas. Esto llamó la atención de la astrónoma Zahra Essack, del MIT, que estudia las supertierras calientes. Con ese radio y esa proximidad, el entonces candidato se ajustaba a los criterios de un mundo con brecha de radio.
Calculando la masa del exoplaneta
Representación artística del exoplaneta TOI-1075b.
El siguiente paso para intentar comprender la naturaleza de este exoplaneta fue pesarlo. Esto implica aprovechar un efecto diferente que tiene un exoplaneta sobre su estrella anfitriona: el gravitacional. La mayor parte de la gravedad en la interacción estrella-planeta la proporciona la estrella, pero el planeta también ejerce un pequeño tirón gravitatorio sobre la estrella. Esto significa que una estrella se tambalea muy ligeramente 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 pueden utilizarse para medir la masa del planeta que la sacude. TOI-1075 tiene una masa y un radio de aproximadamente el 60% del de nuestro Sol, por lo que Essack y sus colegas pudieron calcular con precisión la masa del exoplaneta hasta 9.95 masas terrestres. Y sus mediciones de precisión del tamaño arrojaron 1.791 radios terrestres.
Si se conoce el tamaño de algo y su peso, se puede calcular su densidad media. ¿Y TOI-1075b? Resultó ser un absoluto chonk. Tiene una densidad de 9.32 gramos por centímetro cúbico. Eso es casi el doble de la densidad de la Tierra, que es de 5.51 gramos por centímetro cúbico, lo que lo convierte en un contendiente para la supertierra más densa de los libros.
Un exoplaneta en la brecha de masa debería tener una atmósfera sustancial de hidrógeno-helio. La densidad de TOI-1075b es inconsistente con una atmósfera sustancial. Esto es muy curioso. Pero lo que el exoplaneta podría tener en su lugar es potencialmente aún más fascinante.
Los investigadores escriben en su artículo:
“Basándonos en la composición prevista para TOI-1075b y en su período orbital ultracorto, no esperamos que el planeta haya conservado una envoltura de H/He”.
Sin embargo, TOI-1075b podría no tener atmósfera (roca desnuda); una atmósfera de vapor de metal/silicato con una composición establecida por el magma-océano que se vaporiza en la superficie, ya que la temperatura de equilibrio de TOI-1075 b es lo suficientemente caliente como para fundir una superficie rocosa; o, especialmente en el extremo inferior de su rango de densidad media permitida, posiblemente una fina atmósfera de H/He o CO2 u otra.
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 es que podríamos averiguarlo. Como hemos visto recientemente, el JWST es muy capaz de observar las atmósferas de los exoplanetas. Al apuntar a TOI-1075b se sabrá si tiene una atmósfera fina, una atmósfera de silicatos o si no tiene atmósfera alguna, y esta información podría revelar alguna peculiaridad desconocida hasta ahora de la formación y evolución de los planetas, y cómo las supertierras pierden su gas.
Los hallazgos de la investigación han sido publicados The Astronomical Journal y se encuentra disponible en arXiv.
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