Descubiertos tres nuevos planetas en la órbita de una estrella cercana

El cazador de planetas de la NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) ha descubierto tres planetas desconocidos hasta la fecha: uno un poco más grande que la Tierra y dos de aproximadamente la mitad del tamaño de Neptuno. Los tres astros, bautizados como TOI-270b, c y d, orbitan una estrella cercana (a 73 años luz), según publica Nature Astronomy.

La estrella anfitriona del sistema es TOI-270, una enana tipo M (poco brillante y fría) que es aproximadamente un 40% más pequeña que el Sol tanto en tamaño como en masa y tiene su superficie un tercio más fría. El sistema planetario se encuentra en la constelación sureña de Pictor.

"Este sistema es exactamente para lo que fue diseñado el TESS: planetas pequeños y templados que pasan o transitan frente a una estrella anfitriona inactiva, que carece de actividad estelar excesiva, como las llamaradas", comenta el investigador principal Maximilian Günther, del Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge.

"Esta estrella es silenciosa y muy cercana a nosotros, y por lo tanto mucho más brillante que las estrellas anfitrionas de sistemas comparables. Con extensas observaciones de seguimiento, pronto podremos determinar la composición de estos mundos, establecer si tienen atmósferas y qué gases contienen", apunta.

Un mundo rocoso

El planeta más interior, denominado TOI 270 b, es probablemente un mundo rocoso un 25% más grande que la Tierra. Orbita la estrella cada 3.4 días a una distancia aproximadamente 14 veces más cercana que Mercurio del Sol. Basándose en estudios estadísticos de exoplanetas conocidos de tamaño similar, el equipo científico estima que el TOI 270 b tiene una masa alrededor de 1,9 veces mayor que la de la Tierra.

Debido a su proximidad a la estrella, el planeta b es un mundo caliente como un horno. Su temperatura de equilibrio —es decir, la temperatura basada únicamente en la energía que recibe de la estrella, que ignora los efectos adicionales de calentamiento de una posible atmósfera— es de alrededor de 255º grados centígrados.

Los otros dos planetas, TOI 270 c y d, son, respectivamente, 2,4 y 2,1 veces más grandes que la Tierra y orbitan la estrella cada 5,7 y 11,4 días. Ambos pueden ser similares a Neptuno en nuestro sistema solar, con composiciones dominadas por gases en lugar de rocas, y probablemente pesan alrededor de 7 y 5 veces la masa de la Tierra, respectivamente.

"Un aspecto interesante de este sistema es que sus planetas se extienden a ambos lados de una brecha bien establecida en tamaños planetarios conocidos", comenta Francisco Pozuelos, investigador posdoctoral de la Universidad de Lieja en Bélgica e investigador colaborador de la Universidad de Granada.

Un excelente laboratorio

"Es poco común que los planetas tengan tamaños entre 1,5 y dos veces superiores a los de la Tierra, por razones probablemente relacionadas con la forma en que se forman los planetas, pero este es un tema muy controvertido. El TOI 270 es un excelente laboratorio para estudiar los márgenes de esta brecha, y nos ayudará a comprender mejor cómo se forman y evolucionan los sistemas planetarios", señala Pozuelos.

Los planetas c y d podrían describirse mejor como ‘mini-Neptunos’, un tipo de planeta que no se ve en nuestro sistema solar. Los investigadores esperan que una mayor exploración del TOI 270 pueda ayudar a explicar cómo se formaron dos de estos mini-Neptunos junto a un mundo casi del tamaño de la Tierra.

Los planetas b y c orbitan en una resonancia cercana a 5:3, lo que significa que el planeta interior rodea la estrella cinco veces por cada tres órbitas del más lejano. Los planetas c y d tienen una relación similar, con d tomando casi el doble de tiempo para orbitar la estrella que c. Esta disposición permitirá a los astrónomos buscar ligeras variaciones en el tiempo de sus tránsitos, lo que podría proporcionar más información sobre las masas de los planetas y la dinámica general del sistema.

El equipo de Günther está particularmente interesado en el planeta más exterior, TOI 270 d. El equipo estima que la temperatura de equilibrio del planeta es de unos 66 grados centígrados. Esto lo convierte en el mundo más templado del sistema y, como tal, en una rareza entre los planetas en tránsito conocidos.

"El TOI 270 está perfectamente situado en el cielo para estudiar las atmósferas de sus planetas exteriores con el futuro James WebbSpaceTelescope de la NASA", dijo la coautora del trabajo Adina Feinstein, estudiante de doctorado en la Universidad de Chicago. "Será observado por el Webb durante más de medio año, lo que podría permitir estudios de comparación realmente interesantes entre las atmósferas de TOI 270 c y d."

¿Presencia de agua líquida?

El equipo espera que la investigación adicional pueda revelar planetas adicionales más allá de los tres ahora conocidos. Si el planeta d tiene un núcleo rocoso cubierto por una atmósfera espesa, su superficie sería demasiado caliente para la presencia de agua líquida, considerada un requisito clave para un mundo potencialmente habitable.

Pero los estudios de seguimiento pueden descubrir planetas rocosos adicionales a distancias ligeramente mayores de la estrella, donde temperaturas más frías podrían permitir que el agua líquida se acumule en sus superficies. “Debido a la cercanía y a la configuración de estos planetas, el sistema es perfecto para nuestros análisis de dinámica, que ayudarán a descubrir si, efectivamente, hay planetas adicionales en el sistema”, comenta el investigador de la Universidad de Granada Juan Carlos Suárez.

“Además, se espera que los tres planetas encontrados hasta ahora estén sincronizados con la estrella, lo que significa que solo giran una vez en cada órbita y mantienen un lado de cara a la estrella, tal como lo hace la Luna en su órbita alrededor de la Tierra”, comentan Pozuelos y Suárez.