≫ Los astrónomos observan la creación de una supertierra: cielo y telescopio

un orbe gris flota alejándose de un orbe brillante con un polvo púrpura rodeándolos contra un fondo negro — La animación de un artista muestra el mini-Neptuno TOI 560.01, ubicado a 103 años luz de distancia en Hydra. Los astrónomos han descubierto que el planeta, en su mayoría rocoso, está perdiendo su atmósfera hinchada y que el gas fluye inesperadamente hacia la estrella.
*Observatorio WM Keck / Adam Makarenko*

Los astrónomos parecen haber resuelto un misterio de larga data que rodea a los planetas más comunes del universo. Usando tanto el Observatorio Keck como el Telescopio Espacial Hubble, un equipo dirigido por investigadores de Caltech captó dos planetas llamados mini-Neptunos aparentemente en proceso de transformación en súper-Tierras.

En nuestro propio sistema solar, los planetas se pueden dividir claramente en mundos pequeños y rocosos o gigantescos y gaseosos. Una verdadera sorpresa de nuestra cantidad de descubrimientos de exoplanetas hasta ahora es que hasta el 80% de los planetas tienen tamaños que se encuentran en algún punto intermedio.

A su vez, estos mundos intermedios se pueden dividir en dos tipos: súper-Tierras rocosas entre 1 y 1,75 radios terrestres y mini-Neptunos entre 2 y 4 radios terrestres. Nuestras mejores teorías sobre la formación de planetas hasta ahora han tenido problemas para explicar su existencia. Aún más desconcertante, a los astrónomos también les ha molestado saber por qué hay muy pocos planetas entre 1,75 y 2 radios terrestres, algo llamado brecha de Fulton.

Ahora, por fin, podríamos tener las respuestas: las súper-Tierras y los mini-Neptunos pueden ser el mismo planeta, solo que en diferentes etapas de sus vidas. Inicialmente, el planeta acumula una gran cantidad de gas del disco de material en el que se formó. Luego, con el tiempo, la intensa radiación ultravioleta y de rayos X de su estrella anfitriona elimina esa atmósfera para exponer el mundo rocoso que se encuentra debajo.

«La mayoría de los astrónomos sospechaban que los mini-Neptunos jóvenes y pequeños debían tener atmósferas que se evaporaban», dice el investigador principal Michael Zhang (Caltech). “Nadie había atrapado uno en el proceso de hacerlo hasta ahora”.

El equipo tomó espectros de los planetas en cuestión, TOI 560.01 (a 103 años luz de distancia) y HD 63433c (a 73 años luz de distancia), mientras transitaban frente a sus estrellas anfitrionas. Zhang y su equipo detectaron gas escapando de ambos mundos, midiendo el helio que se alejaba de TOI 560.01 a 20 kilómetros por segundo (45 000 mph) y el hidrógeno de HD 63443c moviéndose a 50 kilómetros por segundo. Los resultados se publican en dos documentos en el Diario astronómico.

No es un caso abierto y cerrado, porque podría no aplicarse a todos los mini-Neptunos y súper-Tierras. Tal vez algunas súper-Tierras se formen de inmediato y nunca acumulen suficiente gas para inflarse en primer lugar. Sin embargo, Björn Benneke (Universidad de Montreal), que no participó en este estudio, dice que estos mini-Neptunos que desprenden atmósfera son «un descubrimiento significativo».

Un flujo de gas tan rápido podría explicar por qué vemos muy pocos planetas en la brecha de Fulton. “Un planeta en la brecha tendría suficiente atmósfera para aumentar su radio, lo que le permitiría interceptar más radiación estelar y, por lo tanto, permitiría una rápida pérdida de masa”, dice Zhang. “Pero la atmósfera es lo suficientemente delgada como para perderse rápidamente. . . un planeta no permanecería en la brecha por mucho tiempo”.

un orbe gris emerge de una nube de polvo violeta sobre un fondo negro — En esta animación artística, se muestra al mini-Neptuno TOI 560.01 transformándose en una súper Tierra. El planeta tiene aproximadamente 2,8 veces el tamaño de la Tierra y tiene una atmósfera hinchada, compuesta principalmente de hidrógeno y helio.
*Observatorio WM Keck / Adam Makarenko*

Dado que estos mundos de tamaño mediano constituyen una fracción tan grande del censo de exoplanetas, Benneke dice que «comprender su historia de formación y evolución es absolutamente fundamental para desarrollar una comprensión fundamental de los planetas en general». Continúa y agrega que estos resultados «representan un primer paso crítico hacia el sondeo observacional del proceso de pérdida de masa que probablemente impulsa la transición de mini-Neptuno a súper-Tierra».

Estas tentativas observaciones iniciales ya están arrojando sorpresas. El helio de TOI 560.01 parece estar escapando hacia su estrella «La mayoría de los modelos predicen que el gas debería alejarse de la estrella», dice Heather Knutson, miembro del equipo. “Todavía tenemos mucho que aprender sobre cómo funcionan estos flujos de salida”.

A medida que conocen mejor a nuestros vecinos exoplanetarios, los astrónomos continúan asombrados. “Estos mundos exóticos nos sorprenden constantemente con nueva física que va más allá de lo que observamos en nuestro sistema solar”, dice Knutson. Dado lo comunes que son estos exoplanetas, quizás seamos nosotros los verdaderos bichos raros después de todo.