Una colaboración internacional con presencia argentina: liderada por científicos de la Universidad de Berna, Suiza, la Universidad Nacional Autónoma de México (Unam) y la Universidad de Cambridge en el Reino Unido, más la participación de investigadores del Conicet, consiguió detectar un sistema planetario con dos planetas pertenecientes a los grupos llamados súper Tierra y sub Neptuno que orbitan la estrella enana TOI-1266. Los resultados fueron publicados en la revista Astronomy and Astrophysics y el logro permite avanzar en distintas teorías que intentas explicar cómo se forman ese tipo de cuerpos celestes pequeños.
“Estos planetas son ideales para poner a prueba distintas teorías sobre cómo se forman y evolucionan los planetas de tamaños pequeños”, explicó Romina Petrucci, investigadora adjunta del Conicet en el Observatorio Astronómico de Córdoba.
Petrucci es una de las participantes del proyecto Saint-Ex, acrónimo de Search And CharacterisatioN of Transiting EXoplanets (Búsqueda y Caracterización de Exoplanetas en Tránsito, en español). El centro es un telescopio de un metro de diámetro con una cámara CCD de última tecnología. Se trata de un dispositivo que convierte una señal luminosa en una eléctrica, una técnica digital utilizada en astronomía desde finales de la década de 1970 para detectar ondas en los dominios visible, infrarrojo y UV cercano.
Rocas alrededor de estrellas frías
El objetivo del proyecto Sain-Ex es descubrir planetas terrestres alrededor de estrellas frías. Un planeta terrestre (también denominado telúrico o rocoso) está formado principalmente por silicatos, y es sustancialmente diferente de los gigantes gaseosos, que no tienen una superficie sólida. Las estrellas enanas frías son las de menor temperatura y tamaños relativos.
El director principal del proyecto es el astrónomo Brice-Olivier Demory de la Universidad de Berna, Suiza, y su coordinadora global es Yilen Gómez Maqueo Chew, investigadora del Instituto de Astronomía de la Unam. El nbombre es un homenaje a Antoine de Saint-Exupéry, escritor y aviador, autor de El Principito.
Lo que hace este telescopio es detectar los planetas con la técnica de tránsitos planetarios, que se basa en medir de manera continua y durante varias noches el brillo de una estrella, que se espera que sea aproximadamente constante en el tiempo. Si la estrella alberga un planeta, cuando éste pasa anteponiéndosele desde la mirada en la Tierra, el brillo disminuye. La medición de la diferencia, entre otros factores, permite a los astrónomos calcular el tamaño del objeto que interfiere la observación.
Es la misma técnica que utiliza el satélite en órbita Tess (Transiting Exoplanet Survey Satellite), que monitorea desde el espacio el cielo Terrestre en busca de exoplanetas: observa por varios días estrellas brillantes del hemisferio Norte y Sur y cuando encuentra una disminución en la luz de alguna de ellas, emite una alerta. Estos datos se deben complementar con observaciones desde la Tierra.
Con la alerta de Tess, los investigadores orientaron las observaciones hacia una de las estrellas «marcadas» y a partir de las imágenes obtenidas con Saint-Ex pudieron confirmar la existencia de dos exo-planetas orbitándola.
“En enero y febrero de 2020, observamos un tránsito planetario del planeta b, que sería el sub-Neptuno, y del planeta c, que sería la super-Tierra, alrededor de esta estrella que se llama TOI-1266. Para confirmar que efectivamente se trataba de planetas, se usaron tránsitos observados por otros telescopios, datos espectroscópicos e imágenes de alta resolución que permitieron garantizar que la disminución en el brillo encontrada no provenía de otra estrella y en cambio era de origen planetario”, explicó Petrucci. “Emiliano Jofré, (investigador adjunto del Conicet en el Observatorio Astronómico de Córdoba] fue el encargado, junto a otros coautores, de caracterizar esta estrella y confirmar que se trataba de una estrella fría”, agregó la científica.
Descubrir para probar
Hay varias teorías que intentan explicar cómo se formaron estas superTierras y sub-Neptunos. “La primera dice que estos planetas se forman dependiendo del ambiente en el que nacen. Si es en un disco con poco gas, se forma una super-Tierra, es decir un objeto con núcleos rocosos sin envolvente gaseosa, y si el disco tiene mucho gas, se forma un sub-Neptuno, con un núcleo rocoso pero con una envolvente gaseosa”.
El hallazgo de un planeta rocoso sin envolvente gaseosa junto a otro con ella da soporte a una segunda teoría: que se forman como consecuencia de la evolución del sistema, en el que la pérdida de la envolvente gaseosa se da por calentamiento. Puede ser por la radiación que emite la estrella (externo) o proveniente del mismo núcleo del planeta (interno).
“Lo que encontramos está de acuerdo con la teoría de foto-evaporación, que postula que la estrella es la que evapora la atmósfera. En este escenario, la radiación ultravioleta emitida por la estrella calienta la envolvente gaseosa planetaria provocando su expansión, lo que hace que las capas más externas dejen de estar ligadas gravitacionalmente y se pierdan”, señaló la investigadora del Conicet.
Para continuar despejando dudas, los científicos recurrieron a modelos matemáticos y los extendieron en el tiempo para ver sus resultados. “Hicimos simulaciones termodinámicas de unos 6000 planetas alrededor de una estrella de características similares a TOI-1266 con una radiación suficiente para despojar a estos planetas de su envolvente gaseosa –subneptunos– y evolucionamos esos sistemas por 10 mil millones de años. El resultado es que estas dos poblaciones, la de super-Tierras y sub-Neptunos, derivan de esta simulación, que también explica las características de los dos que encontramos”, concluyó Petrucci.
