Descubren el primer Neptuno "ultracaliente" en un desierto desprovisto de planetas

El hallazgo de un planeta "improbable" en una región del espacio donde apenas se cuantifican astros ha sorprendido a astrónomos de la Universidad de Chile que, en colaboración con el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y la Universidad de La Laguna (ULL), han descubierto el primer Neptuno "ultracaliente" del llamado desierto neptuniano. Este nuevo planeta es una "bestia rara", tal y como lo describen desde la universidad del país chileno, por "habitar en una región escasamente poblada del espacio de parámetros planetarios, lo que es muy inusual".

El astro LTT 9779b, como así se ha bautizado al planeta "sorpresa" por orbitar alrededor de la estrella cercana LTT 9779 —una estrella similar al Sol ubicada a una distancia de 260 años luz, "a un tiro de piedra en términos astronómicos", según el investigador del IAC y coautor de la investigación, Enric Pallé—, gira tan próximo a su estrella que su año dura tan solo 19 horas, por lo que entraría dentro de la clasificación de exoplanetas con períodos ultracortos. Además, la radiación estelar hace que se encuentre a una temperatura de más de 1.700 grados centígrados.

Sus descubridores señalan que probablemente no se encuentre en otro laboratorio un planeta tan raro como este para estudiar en detalle la naturaleza de los "neptunos ultracalientes". "Aunque los gigantes de hielo parecen ser un subproducto bastante común del proceso de formación de planetas, este no es el caso muy cerca de sus estrellas. Creemos que estos planetas se despojan de sus atmósferas durante el tiempo cósmico y terminan en los llamados planetas de período ultracortos", explica el académico del departamento de Astronomía en la Universidad de Chile, James Jenkins.

A esas temperaturas, concretan también en el artículo publicado recientemente en la revista Nature Astronomy y compartido por la universidad, los elementos pesados como el hierro se pueden ionizar en la atmósfera y las moléculas se pueden disociar, lo que proporciona un laboratorio único para estudiar la química de los planetas fuera del Sistema Solar. Este nuevo planeta es un poco más grande que Neptuno, aunque pesa el doble. Además, los científicos creen que podría tener un núcleo enorme de alrededor de 28 masas terrestres y una atmósfera que representa alrededor del 9% de la masa planetaria total.

Asimismo, el sistema tiene alrededor de la mitad de la edad del Sol, con unos 2.000 millones de años, y dada la intensa irradiación estelar no se esperaría que un planeta similar a Neptuno mantuviera su atmósfera durante tanto tiempo, lo que proporciona el enigma de cómo llegó a existir un sistema tan improbable. La estrella que le sirve de satélite es muy rica en metales y tiene el doble de hierro en su atmósfera que el Sol, lo que podría ser un indicador clave de que el planeta era originalmente un gigante gaseoso mucho más grande, ya que estos cuerpos se forman preferentemente cerca de las estrellas con mayor abundancia de hierro, explica por otra parte Enric Pallé en la nota compartida por el IAC.

Las indicaciones iniciales de la existencia del planeta se hicieron a través del satélite TESS de la NASA, como parte de su misión de descubrir planetas en tránsito orbitando estrellas cercanas y brillantes en todo el cielo. Estos tránsitos se encuentran cuando un planeta pasa directamente frente a su estrella madre, bloqueando parte de la luz de las estrellas, por lo que esta acción revela el tamaño de la compañera. La señal de tránsito se confirmó a principios de noviembre de 2018 como procedente de un cuerpo de masa planetaria, utilizando observaciones tomadas con el instrumento HARPS (High Accuracy Radial-velocity Planet Searcher), montado en el telescopio de 3,6 metros en el Observatorio de La Silla, de la ESO, en el norte de Chile.

El descubrimiento de LTT 9779b tan temprano en la misión TESS fue una "completa sorpresa", en palabras del autor principal del artículo James Jenkins, quien afirma también que la mayoría de los eventos de tránsito con períodos de menos de un día resultan ser falsos positivos. "Seleccionamos a este candidato de una alerta TESS debido a su período orbital muy corto. Después de inspeccionar la curva de luz, encontramos que era un buen candidato para una próxima campaña de observación de una semana utilizando el espectrógrafo HARPS en La Silla", indica por su parte Matías Díaz, doctorando en la Universidad de Chile y coautor del artículo.

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La misión precursora Kepler descubrió que los planetas del período ultracorto, aquellos que orbitan sus estrellas en un día o menos, se presentan principalmente en forma de grandes gigantes gaseosos o pequeños planetas rocosos. En base a esto, los modelos dicen que los planetas como LTT 9779b deberían ser despojados de sus atmósferas mediante un proceso llamado fotoevaporación, que se produce a medida que se acercan a sus estrellas. Los grandes gigantes gaseosos, por otro lado, tienen fuertes campos gravitacionales que pueden retener sus atmósferas, por lo que se produce una escasez de planetas como Neptuno con los períodos orbitales más cortos.

"Los modelos de estructura planetaria dicen que el planeta es un mundo dominado por un núcleo gigante", puntualiza en el artículo Jenkins, "pero lo que es más importante, deberían existir dos o tres masas terrestres de gas atmosférico". No obstante, escama el hecho de que la estrella sea tan vieja y el nuevo planeta conserve su atmósfera. "Si LTT 9779b comenzó su vida como un gigante gaseoso, entonces un proceso llamado desbordamiento del lóbulo de Roche —que se produce cuando un planeta se acerca tanto a su estrella que la gravedad más fuerte de la misma puede capturar las capas externas del planeta— podría haber transferido cantidades significativas del gas atmosférico a la estrella", precisa Jenkins.