Los «Júpiteres calientes» son enormes bolas de gas que orbitan sus estrellas en menos de 10 días.
Hasta la fecha, los científicos han descubierto unos 400 Júpiteres calientes. El más reciente tiene una masa unas cinco veces mayor que la de Júpiter y orbita su estrella en apenas 16 horas, el período más corto conocido hasta ahora para un gigante gaseoso.
El descubrimiento, realizado inicialmente por el Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA, ofrece a los astrónomos una oportunidad única para estudiar cómo se comportan los planetas cuando su estrella los atrae y los engulle
La búsqueda de planetas más allá de nuestro sistema solar ha descubierto más de 4.000 mundos remotos que orbitan estrellas a miles de años luz de la Tierra. Estos planetas extrasolares forman una auténtica variedad: desde supertierras rocosas y minineptunos hasta colosales gigantes gaseosos.
Entre los planetas descubiertos hasta la fecha que más desconciertan se encuentran los «Júpiteres calientes»: enormes bolas de gas aproximadamente del tamaño de nuestro propio planeta joviano, pero que giran a toda velocidad alrededor de sus estrellas en menos de 10 días, frente a la lenta órbita de 12 años de Júpiter. Hasta la fecha, los científicos han descubierto unos 400 Júpiteres calientes. Sin embargo, cómo llegaron a formarse estos cuerpos tan masivos sigue siendo uno de los mayores misterios sin resolver de la ciencia planetaria.
Ahora, los astrónomos han descubierto uno de los Júpiteres ultracalientes más extremos: un gigante gaseoso con una masa unas cinco veces mayor que la de Júpiter que gira vertiginosamente alrededor de su estrella en apenas 16 horas. Su órbita es la más corta conocida hasta la fecha para un gigante gaseoso.
Debido a su órbita extremadamente estrecha y a su proximidad a la estrella, se estima que la cara diurna del planeta alcanza unos 3.500 kelvin, o cerca de 6.000 grados Fahrenheit, una temperatura comparable a la de una estrella pequeña. Esto convierte al planeta, denominado TOI-2109b, en el segundo más caliente detectado hasta ahora.
A juzgar por sus propiedades, los astrónomos creen que TOI-2109b está experimentando un «decaimiento orbital», es decir, que gira en espiral hacia su estrella, como el agua de la bañera que se arremolina al desaguar. Se prevé que su órbita extremadamente corta haga que el planeta se acerque en espiral a su estrella más rápido que otros Júpiteres calientes.
El descubrimiento, realizado inicialmente por el Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA, una misión dirigida por el MIT, ofrece a los astrónomos una oportunidad única para estudiar cómo se comportan los planetas cuando su estrella los atrae y los engulle.
«Si tenemos suerte, dentro de uno o dos años quizá podamos detectar cómo el planeta se acerca a su estrella», afirma Ian Wong, autor principal del descubrimiento, quien era investigador posdoctoral en el MIT durante el estudio y desde entonces se ha trasladado al Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. «Durante nuestra vida no veremos cómo el planeta cae en su estrella. Pero dentro de 10 millones de años, quizá este planeta ya no exista».
El descubrimiento fue presentado hoy en la revista Astronomical Journal y es fruto del trabajo de una amplia colaboración que incluyó a integrantes del equipo científico de TESS del MIT e investigadores de todo el mundo.
La trayectoria del tránsito
El 13 de mayo de 2020, el satélite TESS de la NASA comenzó a observar TOI-2109, una estrella situada en la parte meridional de la constelación de Hércules, a unos 855 años luz de la Tierra. La misión identificó la estrella como el «Objeto de interés TESS» número 2.109, por la posibilidad de que albergara un planeta en órbita.
Durante casi un mes, la nave recopiló mediciones de la luz de la estrella, que el equipo científico de TESS analizó en busca de tránsitos: descensos periódicos del brillo estelar que podrían indicar que un planeta pasa por delante de la estrella y bloquea brevemente una pequeña parte de su luz. Los datos de TESS confirmaron que la estrella alberga efectivamente un objeto que transita aproximadamente cada 16 horas.
El equipo informó a la comunidad astronómica en general y, poco después, varios telescopios terrestres realizaron observaciones de seguimiento durante el año siguiente para observar la estrella más de cerca en distintas bandas de frecuencia. Estas observaciones, junto con la detección inicial de TESS, confirmaron que el objeto en tránsito era un planeta en órbita, al que se denominó TOI-2109b.
«Todo apuntaba a que era un planeta, y nos dimos cuenta de que habíamos encontrado algo muy interesante y relativamente poco común», afirma el coautor del estudio Avi Shporer, científico investigador del Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT.
Día y noche
Al analizar mediciones en diversas longitudes de onda ópticas e infrarrojas, el equipo determinó que TOI-2109b tiene una masa unas cinco veces mayor que la de Júpiter, es aproximadamente un 35 % más grande y está extremadamente cerca de su estrella, a unos 1,5 millones de millas. En comparación, Mercurio se encuentra a unos 36 millones de millas del Sol.
La estrella del planeta es aproximadamente un 50 % mayor que nuestro Sol tanto en tamaño como en masa. A partir de las propiedades observadas del sistema, los investigadores estimaron que TOI-2109b se acerca en espiral a su estrella a un ritmo de entre 10 y 750 milisegundos por año, más rápido que cualquier otro Júpiter caliente observado hasta ahora.
Dadas las dimensiones del planeta y su proximidad a la estrella, los investigadores determinaron que TOI-2109b es un Júpiter ultracaliente, con la órbita más corta de todos los gigantes gaseosos conocidos. Como la mayoría de los Júpiteres calientes, parece estar acoplado por mareas, con una cara diurna y otra nocturna permanentes, como la Luna con respecto a la Tierra. A partir de las observaciones de TESS realizadas durante un mes, el equipo pudo observar cómo variaba el brillo del planeta mientras giraba sobre su eje. Al observar el paso del planeta por detrás de su estrella (lo que se conoce como eclipse secundario) en longitudes de onda tanto ópticas como infrarrojas, los investigadores estimaron que la cara diurna alcanza temperaturas superiores a los 3.500 kelvin.
«Mientras tanto, el brillo de la cara nocturna del planeta está por debajo del umbral de sensibilidad de los datos de TESS, lo que plantea preguntas sobre lo que realmente ocurre allí», afirma Shporer. «¿La temperatura es muy baja o el planeta de algún modo absorbe calor en la cara diurna y lo transfiere a la nocturna? Apenas estamos empezando a intentar responder esta pregunta para estos Júpiteres ultracalientes».
Los investigadores esperan observar TOI-2109b con instrumentos más potentes en un futuro próximo, incluidos el telescopio espacial Hubble y el telescopio espacial James Webb, cuyo lanzamiento está próximo. Unas observaciones más detalladas podrían esclarecer las condiciones que experimentan los Júpiteres calientes mientras caen hacia sus estrellas.
«Los Júpiteres ultracalientes como TOI-2109b constituyen la subclase más extrema de exoplanetas», afirma Wong. «Apenas hemos empezado a comprender algunos de los procesos físicos y químicos singulares que ocurren en sus atmósferas, procesos sin equivalente en nuestro propio sistema solar».
Las futuras observaciones de TOI-2109b también podrían revelar indicios de cómo se forman inicialmente sistemas tan vertiginosos. «Desde los comienzos de la ciencia exoplanetaria, los Júpiteres calientes se han considerado casos atípicos», afirma Shporer. «¿Cómo llega un planeta tan masivo y grande como Júpiter a una órbita que dura apenas unos días? No tenemos nada parecido en nuestro sistema solar, y vemos en esto una oportunidad para estudiarlos y ayudar a explicar su existencia».
