Un exoplaneta excéntrico muestra el origen de los jupíteres calientes

Un nuevo análisis del exoplaneta TIC 241249530 b, detectado por el satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA en 2020, ha revelado que su órbita es extremadamente excéntrica, describiendo una elipse con uno de los ejes mucho mas grande que el otro.

Esta peculiar trayectoria sugiere que el planeta se encuentra en la fase de premigración de un júpiter caliente. Los datos, recogidos en un estudio que se publica en la revista Nature, también confirmaron que el exoplaneta es aproximadamente cinco veces más masivo que Júpiter.

Dentro de la población de exoplanetas conocidos, existen los que pertenecen a la clase conocida como júpiter caliente: grandes exoplanetas similares a Júpiter que orbitan muy cerca de su estrella, algunos incluso más cerca que Mercurio de nuestro Sol.

TIC 241249530 b es el segundo exoplaneta descubierto que se encuentra en un momento de su evolución previo a que se produzca su migración hacia órbitas más cerradas.

Es un misterio cómo los jupíteres calientes acaban describiendo trayectorias tan cercanas, ya que no pueden formarse allí, pero los astrónomos postulan que comienzan en órbitas alejadas de su estrella y luego migran hacia el interior con el tiempo. Sin embargo, las primeras etapas de este proceso rara vez se habían observado hasta ahora.

TIC 241249530 b es el segundo exoplaneta descubierto que se encuentra en un momento de su evolución previo a que se produzca su migración hacia órbitas más cerradas.

La detección de este tipo de exoplanetas corrobora observacionalmente la idea de que los gigantes gaseosos de mayor masa evolucionan hasta convertirse en jupíteres calientes a medida que se desplazan desde órbitas muy excéntricas hasta órbitas más cercanas y circulares.

Este proceso se debe a que, en su aproximación a la estrella anfitriona, las fuerzas de marea sobre el planeta restan energía a la órbita y hacen que ésta se encoja y se haga cada vez más redonda.

“Aunque no podemos exactamente rebobinar y ver el proceso de migración planetaria en tiempo real, este exoplaneta sirve como una especie de instantánea del proceso de migración”, explica Arvind Gupta, investigador postdoctoral de NOIRLab y autor principal del artículo. “Planetas como éste son increíblemente raros y difíciles de encontrar, y esperamos que pueda ayudarnos a desentrañar la historia de la formación de los jupíteres calientes”, añade.

Este exoplaneta, increíblemente raro y difícil de encontrar, sirve como una especie de instantánea del proceso de migración

Arvind Gupta (NOIRlab)

Mayor y contraria excentricidad orbital

La excentricidad de la órbita de un planeta se mide en una escala de 0 a 1, siendo 0 una órbita perfectamente circular y 1 una órbita muy elíptica.

Este exoplaneta tiene una excentricidad orbital de 0,94, lo que lo convierte en el planeta más excéntrico encontrado mediante el método de tránsito. A modo de comparación, la órbita altamente elíptica de Plutón alrededor del Sol tiene una excentricidad de 0,25; y la excentricidad de la Tierra es de 0,02.

Si dicho planeta formara parte de nuestro sistema solar, su órbita se extendería desde su máximo acercamiento, diez veces más cerca del Sol que Mercurio, hasta su máximo alejamiento, a la distancia de la Tierra.

Esta órbita tan peculiar provocaría en el planeta temperaturas cambiantes que irían desde los sofocantes calores de un día de verano hasta temperaturas tan elevadas que podrían fundir el titanio en el momento de máxima cercanía a su estrella.

Si este planeta formara parte de nuestro sistema solar, su órbita se extendería desde su máximo acercamiento, diez veces más cerca del Sol que Mercurio, hasta su máximo alejamiento, a la distancia de la Tierra

Además, el equipo descubrió que TIC 241249530 b orbita al revés de lo habitual, es decir, en dirección opuesta a la rotación de su estrella anfitriona. Esto no es algo que los astrónomos observen en la mayoría de los exoplanetas, ni en nuestro propio sistema solar, y ayuda al equipo a interpretar la peculiar historia de la formación del exoplaneta.

Para la investigación el equipo utilizó el telescopio WIYN de 3,5 metros en el Observatorio Nacional Kitt Peak de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) de EE.UU., un programa de NSF NOIRLab. Próximamente, el equipo planea conocer mejor la atmósfera de TIC 241249530 b a través de observaciones con telescopios más potentes como el telescopio espacial James Webb (JWST).

Representación artística de TIC 241249530 b, un exoplaneta similar a Júpiter que está en proceso de convertirse en un Júpiter caliente. / NOIRLab / NSF / AURA / J. da Silva

“Estamos especialmente interesados en lo que podamos aprender sobre la dinámica de la atmósfera de este planeta después de que realice una de sus abrasadoras aproximaciones a su estrella”, afirma Enric Pallé, investigador del IAC y coautor del artículo.

“Telescopios como el JWST tiene la sensibilidad necesaria para sondear los cambios en la atmósfera del exoplaneta recién descubierto a medida que experimenta un rápido calentamiento, por lo que el equipo aún tiene mucho más que aprender sobre el exoplaneta”, señala.

“Los astrónomos llevan más de dos décadas buscando exoplanetas que puedan ser precursores de jupíteres calientes o productos intermedios del proceso de migración, por lo que nos sorprendió y entusiasmó encontrar uno. Es exactamente lo que esperaba encontrar”, concluye Gupta.

Referencia:

A. Gupta et al. “A hot-Jupiter progenitor on a super-eccentric, retrograde orbit”. Nature (2024).