El sorprendente hallazgo de un planeta gigante junto a una estrella diminuta hace replantear cómo nacen los planetas
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El equipo del CSIC contribuyó al hallazgo gracias a observaciones clave realizadas con el telescopio del Observatorio de Sierra Nevada, que permitieron confirmar la existencia del planeta.
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Exoplaneta
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Un planeta gigante que no debería existir
Los planetas se forman a partir del material que rodea a las estrellas jóvenes, en lo que se conoce como un disco protoplanetario. Si el gas y el polvo de ese disco se concentran y alcanzan suficiente masa, pueden dar lugar a planetas gigantes. Sin embargo, este proceso depende en gran medida de la masa de la estrella: cuanto más pequeña es, menos material tiene disponible para formar mundos grandes.
Por eso ha sorprendido tanto el descubrimiento de TOI-6894b, un planeta gigante que orbita una diminuta estrella roja, TOI-6894, con solo un 20% de la masa del Sol. El hallazgo, publicado en Nature Astronomy, pone en cuestión las teorías actuales sobre la formación planetaria y abre nuevas incógnitas sobre cómo y dónde pueden surgir planetas de este tipo.
“Según las teorías actuales, estrellas tan pequeñas no deberían tener planetas tan grandes, porque no disponen de suficiente material a su alrededor”, explica Francisco J. Pozuelos, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) y coautor del estudio.
TOI-6894b es un planeta gaseoso de baja densidad, con un radio algo mayor que el de Saturno, pero con apenas la mitad de su masa. Su estrella es la más ligera conocida con un planeta gigante en tránsito, con solo el 60% del tamaño de la siguiente más pequeña en la que se ha detectado un mundo similar.
El hallazgo forma parte de un proyecto que analiza los datos de la misión TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA, en busca de planetas gigantes alrededor de estrellas de baja masa. “Examinamos observaciones de más de 91.000 enanas rojas en los datos de TESS para identificar planetas gigantes”, señala Edward Bryant, astrofísico y primer autor del trabajo.
El IAA-CSIC desempeñó un papel esencial en el análisis de los datos de TESS. “Detectamos que el tránsito del planeta —su paso por delante de la estrella— bloquea un 17% de su luz, algo muy poco habitual, lo que nos permitirá estudiar su atmósfera con gran detalle”, apunta Pozuelos.
Esa observación fue el punto de partida de una extensa campaña internacional de seguimiento. El IAA-CSIC confirmó la naturaleza planetaria de TOI-6894b mediante observaciones con el telescopio de 1,5 metros del Observatorio de Sierra Nevada (OSN), en distintas longitudes de onda y en coordinación con otros observatorios. “Gracias a estas observaciones pudimos descartar que se tratara de una estrella doble eclipsante y confirmar que estábamos ante un planeta gigante”, explica Víctor Casanova, investigador del IAA-CSIC.
Una atmósfera única
La clave para entender el origen de TOI-6894b podría estar en su atmósfera. Analizar su composición permitirá conocer la estructura interna del planeta y determinar si se formó por acreción de gas y polvo o por colapso gravitacional de un disco inestable.
Pero lo que más llama la atención es que su atmósfera es extraordinariamente fría. Mientras la mayoría de los gigantes gaseosos conocidos son “Júpiteres calientes”, con temperaturas entre 1000 y 2000 kelvin, TOI-6894b apenas alcanza 420 kelvin (unos 140°C). Su baja temperatura y la gran profundidad de sus tránsitos lo convierten en un candidato ideal para estudiar atmósferas frías fuera del Sistema Solar.
“Por la irradiación que recibe, esperamos que su atmósfera esté dominada por procesos químicos ligados al metano, algo muy poco común”, explica Amaury Triaud, de la Universidad de Birmingham. “Estas temperaturas tan bajas podrían permitir detectar no solo metano, sino incluso amoníaco, lo que sería un hito, ya que nunca se ha observado este compuesto en la atmósfera de un exoplaneta”, añade Pozuelos.
Gracias a estas características, TOI-6894b ha sido seleccionado para futuras observaciones con el telescopio espacial James Webb (JWST).
“Estos datos nos permitirán poner a prueba las teorías sobre su formación y, en general, avanzar en la comprensión de cómo pueden surgir planetas gigantes en entornos tan extremos”, concluye Pozuelos.
Los planetas se forman a partir del material que rodea a las estrellas jóvenes, en lo que se conoce como un disco protoplanetario. Si el gas y el polvo de ese disco se concentran y alcanzan suficiente masa, pueden dar lugar a planetas gigantes. Sin embargo, este proceso depende en gran medida de la masa de la estrella: cuanto más pequeña es, menos material tiene disponible para formar mundos grandes.
Por eso ha sorprendido tanto el descubrimiento de TOI-6894b, un planeta gigante que orbita una diminuta estrella roja, TOI-6894, con solo un 20% de la masa del Sol. El hallazgo, publicado en Nature Astronomy, pone en cuestión las teorías actuales sobre la formación planetaria y abre nuevas incógnitas sobre cómo y dónde pueden surgir planetas de este tipo.
“Según las teorías actuales, estrellas tan pequeñas no deberían tener planetas tan grandes, porque no disponen de suficiente material a su alrededor”, explica Francisco J. Pozuelos, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) y coautor del estudio.
TOI-6894b es un planeta gaseoso de baja densidad, con un radio algo mayor que el de Saturno, pero con apenas la mitad de su masa. Su estrella es la más ligera conocida con un planeta gigante en tránsito, con solo el 60% del tamaño de la siguiente más pequeña en la que se ha detectado un mundo similar.
El hallazgo forma parte de un proyecto que analiza los datos de la misión TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA, en busca de planetas gigantes alrededor de estrellas de baja masa. “Examinamos observaciones de más de 91.000 enanas rojas en los datos de TESS para identificar planetas gigantes”, señala Edward Bryant, astrofísico y primer autor del trabajo.
El IAA-CSIC desempeñó un papel esencial en el análisis de los datos de TESS. “Detectamos que el tránsito del planeta —su paso por delante de la estrella— bloquea un 17% de su luz, algo muy poco habitual, lo que nos permitirá estudiar su atmósfera con gran detalle”, apunta Pozuelos.
Esa observación fue el punto de partida de una extensa campaña internacional de seguimiento. El IAA-CSIC confirmó la naturaleza planetaria de TOI-6894b mediante observaciones con el telescopio de 1,5 metros del Observatorio de Sierra Nevada (OSN), en distintas longitudes de onda y en coordinación con otros observatorios. “Gracias a estas observaciones pudimos descartar que se tratara de una estrella doble eclipsante y confirmar que estábamos ante un planeta gigante”, explica Víctor Casanova, investigador del IAA-CSIC.
Una atmósfera única
La clave para entender el origen de TOI-6894b podría estar en su atmósfera. Analizar su composición permitirá conocer la estructura interna del planeta y determinar si se formó por acreción de gas y polvo o por colapso gravitacional de un disco inestable.
Pero lo que más llama la atención es que su atmósfera es extraordinariamente fría. Mientras la mayoría de los gigantes gaseosos conocidos son “Júpiteres calientes”, con temperaturas entre 1000 y 2000 kelvin, TOI-6894b apenas alcanza 420 kelvin (unos 140°C). Su baja temperatura y la gran profundidad de sus tránsitos lo convierten en un candidato ideal para estudiar atmósferas frías fuera del Sistema Solar.
“Por la irradiación que recibe, esperamos que su atmósfera esté dominada por procesos químicos ligados al metano, algo muy poco común”, explica Amaury Triaud, de la Universidad de Birmingham. “Estas temperaturas tan bajas podrían permitir detectar no solo metano, sino incluso amoníaco, lo que sería un hito, ya que nunca se ha observado este compuesto en la atmósfera de un exoplaneta”, añade Pozuelos.
Gracias a estas características, TOI-6894b ha sido seleccionado para futuras observaciones con el telescopio espacial James Webb (JWST).
“Estos datos nos permitirán poner a prueba las teorías sobre su formación y, en general, avanzar en la comprensión de cómo pueden surgir planetas gigantes en entornos tan extremos”, concluye Pozuelos.
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