A veces, escuchas un nuevo planeta y ¡vaya simpático!. Pero esta vez, es más como ¿cómo?.

Una impresión artística del exoplaneta ultracaliente de Neptuno LTT 9779b. Créditos de imagen: Ricardo Ramírez/Universidad de Chile.

Un rompecabezas caliente

El espacio es, como han dicho muchos filósofos y autores de ciencia ficción, vasto; muy, muy vasto. Pero incluso en toda la inmensidad del espacio, hay algunas cosas que realmente no esperarías encontrar, como un Neptuno ultracaliente, por ejemplo.

Los astrónomos han sido conscientes durante bastante tiempo de la existencia de planetas calientes de período ultracorto que se encuentran tan cerca de su estrella que solo se necesita un día para orbitarla. A modo de comparación, incluso Mercurio, el planeta más cercano al sol, tarda alrededor de 88 días en completar un ciclo anual completo.

Hasta ahora, todos estos planetas ultracalientes han sido comparables en tamaño con la Tierra o con Júpiter, razón por la cual se les suele llamar Tierras calientes o Júpiter calientes. En contraste, el LTT 9779 recién descubierto es un Neptuno caliente.

LTT 9779 orbita su estrella cada 19 horas, y los astrónomos creen que la temperatura de la superficie es de alrededor de 1700 grados Celsius (más de 3000 Fahrenheit). Esto es tan caliente que elementos como el hierro se ionizan y se separan de las moléculas, lo que convenientemente lo convierte en una especie de laboratorio de química que los astrónomos pueden observar (a una distancia de 260 años luz, eso es esencialmente un tiro de piedra en términos astronómicos).

Pero lo realmente extraño es que en este intenso calor e irradiación, no se esperaría que un planeta tipo Neptuno mantuviera su atmósfera por tanto tiempo. Esto lo convierte en un acertijo tentador, ya que los astrónomos realmente no están seguros de cómo es que la atmósfera no ha desaparecido. El sistema en sí es mucho más joven que el sistema solar (alrededor de 2 mil millones de años), pero eso todavía no explica cómo llegó a ser un sistema tan improbable.

Atrapado en tránsito

Como tantos otros exoplanetas, LTT 9779 fue descubierto usando el método de tránsito, no lo vemos directamente, solo vemos su efecto cuando pasa frente a su estrella.

Dado que los planetas no tienen su propia luz, es muy difícil observarlos directamente, por lo que lo que los astrónomos a veces hacen es mirar a las estrellas madre y estar atentos a las caídas en la luminosidad. Estas caídas ocurren cuando un planeta transita entre su estrella y la Tierra, bloqueando parte de la luz de las estrellas. Al estudiar la cantidad de luz que se bloqueó, su regularidad y otros parámetros en estas caídas de luminosidad, los astrónomos pueden obtener una sorprendente cantidad de información sobre estos planetas. Así es como saben, por ejemplo, que LTT 9779b debería tener un núcleo enorme de alrededor de 28 masas terrestres, y que su atmósfera representa alrededor del 9% de la masa planetaria total.

Por supuesto, para afinar tales mediciones, se necesitan telescopios muy precisos, explica el Dr. George King del Departamento de Física de la Universidad de Warwick, quien trabajó en el análisis de los hallazgos.

Nos sentimos muy complacidos cuando nuestros telescopios NGTS confirmaron la señal de tránsito de este nuevo y emocionante planeta. La disminución del brillo es de solo dos décimas del uno por ciento, y muy pocos telescopios son capaces de realizar mediciones tan precisas.

King y sus colegas utilizaron el Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), un telescopio espacial diseñado específicamente para este propósito. El tránsito se confirmó por primera vez en 2018 y se confirmó y complementó con otros métodos.

El profesor James Jenkins del Departamento de Astronomía de la Universidad de Chile, quien dirigió el equipo, señala que el planeta existe en una región del espacio escasamente poblada:

El planeta existe en algo conocido como el Desierto de Neptuno, una región desprovista de planetas cuando observamos la población de masas y tamaños planetarios. Aunque los gigantes helados parecen ser un subproducto bastante común del proceso de formación de planetas, este no es el caso muy cerca de sus estrellas. Creemos que estos planetas son despojados de sus atmósferas durante el tiempo cósmico, y terminan como los llamados planetas de Período Ultra Corto. Jenkins explicó.

Pero King y Jenkins no pueden conciliar completamente las diferencias en las observaciones: por un lado, King confirmó que la atmósfera debería haber sido despojada.

Los intensos rayos X y ultravioleta de la joven estrella madre habrán calentado la atmósfera superior del planeta y deberían haber llevado los gases atmosféricos al espacio.

Pero, por otro lado, los cálculos de King mostraron que no hubo suficiente calentamiento de rayos X para que LTT 9779b comenzara como un gigante gaseoso mucho más masivo, por lo que la atmósfera no ha sido despojada.

La fotoevaporación debería haber dado como resultado una roca desnuda o un gigante gaseoso, explicó. Lo que significa que tiene que haber algo nuevo e inusual que tenemos que tratar de explicar sobre la historia de este planeta.

Como suele ser el caso en astronomía, este misterio en particular permanecerá sin resolver por un tiempo.

James S. Jenkins et al. Un Neptuno ultracaliente en el desierto de Neptuno, Nature Astronomy (2020). DOI: 10.1038/s41550-020-1142-z

"