Los astrónomos han identificado dos de los planetas gigantes más esponjosos jamás descubiertos, con densidades tan bajas que en realidad son menos densos que el algodón de azúcar. El raro par de planetas “súper-puff” ha sido descubierto por un equipo internacional dirigido por la Universidad de Oxford, en colaboración con la Université Côte d’Azur/Observatoire de la Côte d’Azur y la Universidad de Birmingham. Se publican los resultados Boletín mensual de la Real Sociedad Astronómica.
Los planetas recientemente confirmados, TOI-791 b y TOI-791 c, orbitan una estrella enana de tipo F7 a unos 1.110 años luz de la Tierra en la constelación austral de Volans. Aunque cada planeta tiene el tamaño de Júpiter, ambos son notablemente ligeros para su tamaño.
TOI-791 b tiene una densidad de sólo 0,038 gramos por centímetro cúbico, mientras que TOI-791 c mide 0,047 gramos por centímetro cúbico. En comparación, Júpiter tiene una densidad promedio de 1,33 gramos por centímetro cúbico, lo que lo hace entre 28 y 35 veces más denso que este mundo recién descubierto.
La comparación se vuelve más interesante cuando se compara con el algodón de azúcar, que tiene una densidad típica de aproximadamente 0,05 gramos por centímetro cúbico. La Tierra sigue siendo muy densa, 5,5 gramos por centímetro cúbico.
Raro gemelo planetario atrapado en una danza gravitacional
Los científicos creen que los dos planetas se formaron juntos a partir del mismo disco de gas y polvo que rodea a su joven estrella, lo que los convierte en planetas “hermanos”.
También están unidos por una disposición orbital inusual llamada resonancia de movimiento promedio 5:3. Por cada cinco órbitas completadas por el planeta interior, el planeta exterior completa aproximadamente tres. A medida que giran alrededor de su estrella, su gravedad atrae repetidamente entre sí, provocando cambios pequeños pero mensurables en los tiempos de tránsito de cada planeta.
Se sabe que sólo otros cuatro sistemas planetarios contienen múltiples planetas súper soplos, lo que convierte a TOI-791 en una oportunidad excepcionalmente rara para investigar cómo se forman y evolucionan estos mundos inusuales.
El autor principal, el Dr. George Dransfield (él/ella) (Departamento de Física de la Universidad de Oxford y presentador de BBC Sky at Night), dijo:
“Sólo se conocen unos pocos de estos planetas súper difusos, y es aún más raro encontrar dos en el mismo sistema. Su densidad extremadamente baja los convierte en objetivos atractivos para comprender cómo se forman y evolucionan los sistemas planetarios”.
Los científicos ciudadanos ayudaron a encontrar el planeta.
Los voluntarios que participan en el proyecto de ciencia ciudadana Planet Hunters TESS señalaron TOI-791 b en 2019 y TOI-791 c en 2023 como planetas potenciales. El proyecto busca observaciones recopiladas por el satélite de estudio de exoplanetas en tránsito (TESS) de la NASA en busca de signos de mundos previamente desconocidos.
Luego, los investigadores combinaron mediciones de telescopios de todo el mundo para determinar el tamaño y la masa del planeta, lo que les permitió calcular la densidad excepcionalmente baja.
Cuando un planeta pasa frente a su estrella durante el “tránsito”, bloquea una pequeña cantidad de luz estelar. Esta caída en el brillo revela el tamaño del planeta. En el sistema TOI-791, los astrónomos también detectaron pequeños cambios en los tiempos de tránsito causados por las interacciones gravitacionales de los planetas. El análisis de estos cambios de tiempo permitió al equipo estimar la masa de cada planeta.
La Antártida jugó un papel clave.
El descubrimiento se basa en ocho años de observaciones con datos del telescopio ASTEP (Antarctic Search for Transiting ExoPlanets) en la Estación Concordia en la Antártida. El telescopio es operado conjuntamente por la Université Côte d’Azur/Observatoire de la Côte d’Azur y colaboradores internacionales.
Las largas noches de invierno de la Antártida han dado a los astrónomos una gran ventaja. Los meses de oscuridad ininterrumpida permiten observar sin interrupción los tránsitos inusualmente largos de los planetas, de más de 11 horas cada uno. Según los investigadores, estos son los tránsitos continuos más largos de un planeta observados íntegramente desde la Tierra.
¿Cómo se forman los planetas súper soplos?
Los científicos todavía están tratando de comprender cómo se desarrollan los planetas súper hinchados.
Una de las principales explicaciones es que estos mundos tienen atmósferas masivas ricas en hidrógeno y helio, que representan una gran fracción de su masa total. Los investigadores creen que estas gruesas envolturas gaseosas pueden haberse formado cuando los planetas estaban lejos de sus estrellas, en regiones frías de los discos protoplanetarios donde el gas puede acumularse rápidamente alrededor de un núcleo planetario sólido.
Se planean futuras observaciones para comprender mejor los orígenes de estos planetas inusuales y probar teorías en competencia.
El profesor Amaury Triwood (Universidad de Birmingham), investigador principal de ASTEP en el Reino Unido y coautor del estudio, dijo:
“Este sistema ofrece un laboratorio único para comprender cómo se forman y evolucionan los planetas súper hinchados. Proponemos observaciones desde el espacio utilizando el Telescopio Espacial James Webb para determinar si la atmósfera hinchada contiene especies que contienen carbono, nitrógeno y oxígeno, revelando nuevos conocimientos sobre cómo se forman estos planetas inusuales”.
El investigador principal de ASTEP y coautor del estudio, el profesor Tristan Guillot (Université Côte d’Azur), añadió:
“Estos sistemas multiplanetarios son complejos, con interacciones gravitacionales entre planetas que evolucionan durante períodos de tiempo muy largos, décadas o más. Este descubrimiento resalta la importancia de la colaboración internacional continua en astronomía. Reunir observaciones de la Antártida, telescopios espaciales y de todos los continentes fue esencial para descubrir la verdadera naturaleza de estos planetas extraordinarios”.
