Investigadores del CONICET Córdoba descubren un planeta raro en la Vía Láctea

De los miles de millones de planetas que, se cree, existen fuera del sistema solar, hasta la actualidad se han confirmado menos de ocho mil. La mayoría de los exoplanetas conocidos poseen una masa y un periodo orbital -el tiempo que les toma dar una vuelta alrededor de su estrella- que los clasifica como del tipo Júpiter caliente, o bien como súper-Tierra templada. Sin embargo, los planetas con tamaños intermedios y con periodos orbitales menores a 5 días son bastante raros. Este fenómeno, conocido como desierto neptuniano, plantea un interrogante a los expertos: ¿Por qué se han detectado tan pocos planetas del tamaño de Neptuno con órbitas muy cercanas a su estrella?

Ahora, investigadores del CONICET en el Observatorio Astronómico de Córdoba (OAC, UNC) y sus colaboradores internacionales descubrieron un súper-Neptuno que orbita alrededor de su estrella en sólo 4,4 días. El nuevo exoplaneta, denominado TOI-3568 b, está en el espacio de parámetros correspondiente al desierto neptuniano, lo que resulta de importancia para estudiar el origen y evolución de las distintas poblaciones planetarias.

“Este trabajo surge de un proyecto conjunto con una colega del Instituto de Astronomía de la Universidad Nacional Autónoma de México para la búsqueda de planetas alrededor de estrellas ubicadas en el disco grueso o en el halo de la galaxia, ambas regiones con pocos planetas conocidos hasta la fecha. A partir de datos del Satélite de Reconocimiento de Exoplanetas Transitantes de la NASA (TESS, por sus siglas en inglés), obtuvimos una lista de estrellas del disco grueso candidatas a tener planetas. Luego, teníamos que corroborar que el objeto que seleccionamos para investigar era de naturaleza planetaria. Para saber si se trataba de un planeta, una estrella o una enana marrón, era fundamental calcular su masa”, detalla Romina Petrucci, investigadora del CONICET en el Observatorio Astronómico de Córdoba (OAC) y una de las coordinadoras del estudio publicado en Astronomy & Astrophysics.

Para obtener la masa de un planeta, los astrónomos suelen observar su estrella anfitriona y medir los diminutos movimientos que hace cuando es arrastrada por la atracción gravitacional del planeta en órbita. Esta técnica, conocida como velocidad radial, requiere instrumentos de muy alta precisión que no se encuentran en cualquier observatorio. Allí es donde entra en juego el espectrógrafo MAROON-X, instalado recientemente en el telescopio Gemini Norte, en Hawai (EE.UU). Este instrumento de última generación mide las variaciones en la luz de las estrellas para detectar la influencia sutil de exoplanetas orbitando a su alrededor.

“Aunque Argentina tiene tiempo de observación asignado en Gemini, es necesario un seguimiento prolongado para constatar la naturaleza planetaria de un objeto estelar. Por eso, nos asociamos con investigadores brasileros y juntamos el tiempo de observación de ambos países. Tras estudiar por diez noches el objeto con el espectrógrafo MAROON-X, determinamos su masa y confirmamos que era un planeta, lo que fue muy emocionante. Además, utilizamos los datos de TESS para calcular su radio. Con esos dos parámetros -masa y radio-, podemos saber qué tipo de planeta es, cuál sería su composición y su estructura interna, y cómo estaría compuesta, eventualmente, su atmósfera. Esta información tiene un efecto sobre la posibilidad de que un planeta albergue vida o no”, comenta Petrucci.

Un planeta “muy raro”

A continuación, los especialistas buscaron confirmar que la estrella anfitriona de TOI-3568 b efectivamente se encuentra en el disco grueso de la Vía Láctea. De acuerdo con Emiliano Jofré, investigador del CONICET en el OAC y otro de los coordinadores del trabajo, las estrellas de esta región son muy diferentes del Sol: “Son un poco más viejas y más pobres en metales, entonces el material que tienen para formar planetas es distinto y se espera que estos planetas sean menos densos. Pero cuando analizamos su edad y composición química, encontramos que en realidad no era una estrella del disco grueso. Si bien el interés inicial del proyecto era investigar esa región de la galaxia en particular, este planeta era tan interesante que decidimos publicarlo por separado”.

Lo que hace tan interesante y raro a TOI-3568 b es que representa uno de los pocos exoplanetas detectados en el espacio de parámetros del desierto neptuniano. Según Jofré, no hay consenso respecto del origen de este vacío de planetas. ¿Es que directamente no se forman planetas con determinada relación masa/periodo orbital? ¿O bien nacen con esas características pero luego las pierden por procesos evolutivos?

“Una de las hipótesis predominantes es la de la fotoevaporación. Se basa en que estos planetas con masas subjovianas están en una región muy cerca de la estrella, donde reciben una radiación ultravioleta extrema que evapora o erosiona sus capas atmosféricas superiores. Entonces, el planeta pierde masa, pierde tamaño, y así se convierte en una súper-Tierra. Se espera que la fotoevaporación sea más intensa poco tiempo después del nacimiento del planeta, cuando la estrella tiene mayor emisión de radiación UV”, explica el astrofísico.

Sorprendentemente, aunque este es uno de los planetas encontrados hasta el momento con masa menor a dos neptunos expuesto a la mayor radiación, los investigadores determinaron que no está sufriendo fotoevaporación. “Entonces, la teoría más aceptada para explicar el desierto neptuniano no aplica en este caso. Eso abre muchos interrogantes para abordar en futuros estudios, en colaboración con especialistas en simulaciones”, acota Petrucci.

Otra estrella -y su planeta- para la camiseta argentina

Estudios de alto impacto como este ponen de relieve la importancia de sostener la participación en convenios internacionales, como el que garantiza tiempo de observación en Gemini a los/as científicos/as argentinos/as. Según Jofré: “Esta es la primera vez que, como ciencia argentina, tenemos acceso a un instrumento del calibre de MAROON-X para la búsqueda de planetas. Es decir, es la primera propuesta liderada por científicos argentinos presentada para utilizar tiempo de observación argentino en Gemini con este objetivo. Además, hay muy pocos planetas descubiertos con este nuevo instrumento. A la fecha, son menos de diez, y el que describimos está entre ellos”.

Para Luciano H. García, investigador-docente de la Universidad Nacional de Córdoba y coordinador de la Oficina Gemini Argentina, acceder a este instrumental de primera línea permite que la astronomía argentina y sus profesionales altamente capacitados puedan competir a la par con el resto del mundo. Además, los especialistas que obtienen esa experiencia incorporan técnicas novedosas que luego transmiten a colegas y estudiantes argentinos. Sin embargo, en 2021 Argentina sufrió una reducción del 35% de su tiempo asignado en Gemini. “Pasó de unas ciento treinta horas por año, a alrededor de noventa para todo el país. Por supuesto, implica que muchos proyectos científicos queden por fuera de la línea de corte definida por el comité nacional de asignación de tiempo”, comenta García, quien también es coautor del artículo.

“Desde mi punto de vista, todos los desarrollos aplicados que se convierten en tecnología de punta requieren de investigación básica previa. Conocimientos matemáticos y físicos que en principio pueden parecer abstractos, incluso la metodología con la que se trabaja en astronomía, luego resultan fundamentales para los avances tecnológicos. Por ejemplo, el desarrollo de instrumental para los observatorios astronómicos empuja constantemente los avances de la ingeniería al límite”, concluye Petrucci.