Astrónomos españoles descubren un nuevo exoplaneta que no debería existir

Los astrónomos han descubierto un planeta gigante similar a Júpiter en un lugar inesperado, y está orbitando una pequeña estrella enana roja cercana, según un nuevo estudio.

El descubrimiento de un planeta tan grande alrededor de una estrella tan pequeña puede obligar a los astrónomos a repensar cómo se forman los planetas.

Las enanas rojas son el tipo de estrella más comúnes en el universo, y representan más del 70% de las estrellas en el cosmos. Estas estrellas son pequeñas y frías, típicamente alrededor de una quinta parte de masivas respecto el sol y hasta 50 veces más tenues. Aún así, sienda tan comunes este tipo de estrellas, solo alrededor del 10% de los 4,000 exoplanetas descubiertos hasta la fecha orbitan este tipo de estrellas.

Utilizando los observatorios astronómicos de Calar Alto, Sierra Nevada y Montsec en España y el Observatorio Las Cumbres en California, los investigadores analizaron la cercana estrella enana roja GJ 3512, ubicada a unos 31 años luz de la Tierra. GJ 3512 es de aproximadamente una octava parte de la masa del sol, casi una séptima parte del diámetro del sol y menos de una centésima parte tan brillante como el sol.

Inesperadamente, alrededor de esa enana roja, los científicos descubrieron un planeta gigante gaseoso, llamado GJ 3512b, cuya masa era casi la mitad que la de Júpiter. GJ 3512b orbita su estrella a una distancia de aproximadamente de un tercio de una unidad astronómica (UA), la distancia promedio entre la Tierra y el sol (que es de aproximadamente 150 millones de kilómetros).

Este gigante gaseoso es un planeta mucho más grande que lo previsto en investigaciones realizadas anteriormente orbitando una estrella tan pequeña. En comparación, mientras que el sol es aproximadamente 1.050 veces la masa de Júpiter, GJ 3512 es solo unas 250 veces la masa de GJ 3512b, dijo el autor principal del estudio, Juan Carlos Morales, astrofísico del Instituto de Ciencias del Espacio en Barcelona, España.

«Las estadísticas de exoplanetas encontrados hasta ahora parecen indicar que las estrellas de baja masa típicamente albergan planetas pequeños como la Tierra o mini-Neptunos», dijo Morales. «El modelo más aceptado de formación de planetas, el modelo de acumulación de núcleos, también apunta hacia esta dirección. Pero aquí, demostramos lo contrario, es decir, hemos encontrado un planeta gigante gaseoso que orbita una estrella de muy baja masa».

Los científicos también encontraron evidencia de otro mundo potencial alrededor de GJ 3512, un planeta de la masa de Neptuno que estimaron que es más de un sexta parte de la masa de Júpiter. Sugirieron que este planeta orbita a una distancia superior a 1.2 UA, pero sigue siendo incierto si ese mundo realmente existe.

Además, los investigadores sugirieron que otro planeta masivo pudo haber orbitado una vez a GJ 3512. La órbita alargada y ovalada del GJ 3512b alrededor de la enana roja sugiere que el gigante gaseoso una vez se metió en un tira y afloja gravitacional con otro planeta enorme que posteriormente fue expulsado del sistema, agregando un planeta rebelde al espacio interestelar.

Hasta ahora, los astrónomos habían pensado que el modelo de acumulación de núcleos podría explicar la formación de Júpiter y Saturno, así como muchos otros gigantes gaseosos descubiertos alrededor de estrellas distantes. Este modelo supone que los planetas gigantes nacen en dos fases. Primero, los núcleos de roca y hielo se forman de 10 a 15 veces la masa de la Tierra dentro del disco protoplanetario de gas y polvo que rodea a las estrellas recién nacidas. Luego, después de alcanzar una masa crítica, estos núcleos acumulan rápidamente grandes cantidades de hidrógeno y helio.

Las estrellas de baja masa, como las enanas rojas, deberían tener discos protoplanetarios de baja masa proporcional, por lo que es probable que haya menos material en estos discos para formar gigantes gaseosos. Si es así, el modelo de acumulación de núcleo no puede explicar el tamaño gigante de GJ 3512b, dijeron Morales y sus compañeros.

En cambio, los investigadores sugirieron que el llamado modelo de inestabilidad de disco de la formación de planetas puede ayudar a explicar GJ 3512b. Este modelo supone que un disco protoplanetario inestable puede fragmentarse en grupos de gas y polvo que luego pueden colapsar directamente bajo su propia gravedad para formar algunos, o quizás todos, gigantes gaseosos, evitando la necesidad de un núcleo sólido para actuar como una semilla.

«Por primera vez, hemos caracterizado con precisión un exoplaneta que no puede explicarse por el modelo de formación de acreción central», dijo Morales. «Este exoplaneta demuestra que el modelo de inestabilidad gravitacional puede desempeñar un papel en la formación de planetas gigantes».

Los investigadores continúan monitoreando este sistema para aprender más sobre su segundo mundo potencial y tal vez incluso más planetas, dijo Morales. Además, están examinando otras 300 enanas rojas para buscar más exoplanetas.

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