05 Jun TOI-6894b desafía las teorías sobre formación planetaria

Astrónomos de la Universidad de Warwick y del UCL (University College London) han descubierto TOI-6894b, un planeta gigante que orbita la estrella más pequeña conocida hasta la fecha capaz de albergar un planeta de este tipo.

Sin embargo, esto no debería ser posible, según las principales teorías actuales de formación planetaria.

TOI-6894b: El planeta inesperado

La estrella TOI-6894 es una enana roja común en nuestra galaxia, con apenas un 20 % de la masa del Sol. Como ocurre con muchas estrellas de baja masa, no se espera que pueda formar ni albergar un planeta gigante.

Sin embargo, un equipo internacional de astrónomos, con participación de Chile, EE. UU. y Europa, ha encontrado la firma inequívoca de un planeta gigante, TOI-6894b, orbitando esta diminuta estrella.

El descubrimiento de este sistema forma parte de una investigación de datos a gran escala del satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Esta investigación se centra en buscar planetas gigantes alrededor de estrellas de baja masa.

El Dr. Edward Bryant lideró este estudio, que llevó a cabo en la Universidad de Warwick y en el Mullard Space Science Laboratory del UCL.

El Dr. Edward Bryant, astrofísico y primer autor del artículo, explica: «Estaba muy emocionado por este hallazgo. Inicialmente, analicé observaciones de TESS de más de 91 mil enanas rojas de baja masa en busca de planetas gigantes».

«Después, con observaciones tomadas con uno de los telescopios más grandes del mundo, el VLT del ESO, descubrí TOI-6894b, un planeta gigante que transita la estrella de menor masa conocida hasta la fecha con un planeta de este tipo. No esperábamos que planetas como TOI-6894b pudieran formarse alrededor de estrellas tan pequeñas. Este descubrimiento será clave para entender los límites de la formación de planetas gigantes.»

Características únicas de TOI-6894b

TOI-6894b es un gigante gaseoso de baja densidad, con un radio ligeramente superior al de Saturno, pero con solo un 50 % de su masa. La estrella que lo alberga es un 60 % más pequeña que la siguiente estrella de masa más baja conocida con un planeta gigante en tránsito.

El Dr. Daniel Bayliss, profesor asociado en la Universidad de Warwick, indica: «La mayoría de las estrellas en nuestra galaxia son precisamente como esta: pequeñas y de baja masa, y se pensaba que no podían albergar planetas gigantes. Que TOI-6894 tenga un planeta como TOI-6894b tiene implicaciones significativas sobre cuántos planetas gigantes podrían existir realmente en nuestra galaxia.»

Un desafío a la teoría dominante

El Dr. Vincent Van Eylen, del Mullard Space Science Laboratory (UCL), comenta: «Es un descubrimiento fascinante. Aún no comprendemos cómo una estrella con tan poca masa puede formar un planeta tan masivo. Este es uno de los objetivos de buscar más exoplanetas: al encontrar sistemas distintos al nuestro, podemos poner a prueba nuestros modelos y comprender mejor cómo se formó el Sistema Solar.»

La teoría dominante sobre la formación planetaria es la de acreción del núcleo. Según esta teoría, un núcleo planetario se forma primero por acumulación de material, y cuando gana suficiente masa, comienza a atraer gas para formar una atmósfera.

Al alcanzar una masa crítica, se desencadena una acreción de gas descontrolada que da lugar a un planeta gigante.

En estrellas de baja masa, esta formación es difícil porque el disco protoplanetario que las rodea suele tener poco gas y polvo. Esto limita la posibilidad de formar un núcleo suficientemente grande para iniciar el proceso.

Sin embargo, la existencia de TOI-6894b, un planeta gigante orbitando una estrella extremadamente poco masiva, sugiere que este modelo no es completamente válido, y que deben considerarse teorías alternativas.

El Dr. Edward Bryant añade: «Dada la masa del planeta, TOI-6894b podría haberse formado mediante un proceso intermedio de acreción de núcleo, en el cual un protoplaneta va acumulando gas de forma sostenida sin alcanzar una masa suficiente para una acreción explosiva».

«También es posible que se haya formado a partir de un disco gravitacionalmente inestable. En algunos casos, el disco que rodea a la estrella puede volverse inestable por su propia gravedad y fragmentarse, colapsando gas y polvo hasta formar un planeta.»

Pero el equipo ha concluido que ninguna de estas teorías explica del todo la formación de TOI-6894b con los datos actuales. Esto deja el origen de este planeta gigante como una incógnita abierta por ahora.

Atmósfera fría y prometedora

Una vía para resolver el enigma de la formación de TOI-6894b es analizar detalladamente su atmósfera. Midiendo la distribución de materiales en el planeta, se puede inferir el tamaño y estructura del núcleo y, por tanto, deducir si se formó por acreción o por colapso gravitacional.

Un rasgo interesante de la atmósfera de TOI-6894b es que es inusualmente fría para un gigante gaseoso. La mayoría de los planetas gigantes descubiertos son Júpiteres calientes, con temperaturas de entre 1000–2000 K.

En cambio, TOI-6894b apenas alcanza los 420 K. Su baja temperatura y tránsitos profundos lo convierten en uno de los mejores candidatos para caracterizar atmósferas frías de planetas gigantes.

Amaury Triaud, profesor de la Universidad de Birmingham y miembro del proyecto internacional SPECULOOS, señala: «Según la irradiación estelar de TOI-6894b, esperamos que su atmósfera esté dominada por la química del metano, algo muy poco común. Las temperaturas son tan bajas que incluso podríamos detectar amoníaco, lo que sería inédito en una atmósfera exoplanetaria.»

«TOI-6894b es probablemente un planeta de referencia para estudiar atmósferas dominadas por metano y un laboratorio excepcional para analizar atmósferas planetarias con carbono, nitrógeno y oxígeno fuera del Sistema Solar.»

La atmósfera de TOI-6894b ya está programada para que el Telescopio Espacial James Webb (JWST) pueda observarla en los próximos 12 meses. Esto permitirá a los astrónomos evaluar cuál de las teorías propuestas puede explicar su formación.

El Dr. Andrés Jordán, investigador del Instituto Milenio de Astrofísica y profesor en la Universidad Adolfo Ibáñez, concluye: «Este sistema plantea un nuevo desafío a los modelos de formación planetaria y representa un objetivo ideal para caracterizar su atmósfera mediante observaciones posteriores».

«Este descubrimiento es fruto de un programa sistemático que llevamos a cabo desde hace años entre Chile y el Reino Unido. Nuestro trabajo ha contribuido significativamente a entender con qué frecuencia las estrellas pequeñas pueden formar planetas gigantes, y estamos proporcionando objetivos clave para futuras observaciones desde el espacio.»

Fuente: Discovery of giant planet orbiting tiny star challenges theories on planet formation