Hay un tipo de planeta que domina la Vía Láctea y que al mismo tiempo es completamente ajeno a nuestra experiencia directa: los subneptunos. Con tamaños intermedios entre la Tierra y Neptuno, son los planetas más abundantes de la galaxia según los datos del satélite Kepler y sus sucesores. Y sin embargo, nuestro sistema solar no tiene ninguno. Entre la Tierra (12.700 km de diámetro) y Neptuno (49.500 km) hay un enorme vacío planetario que la astronomía moderna no termina de explicar.
Un equipo liderado por Giuseppe Morello, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía del CSIC, acaba de confirmar cuatro nuevos ejemplares de este tipo de planeta, publicando los resultados en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Pero lo más interesante no es solo el número: dos de los cuatro nuevos mundos se encuentran en el borde del llamado «desierto de los Neptunos«, una de las regiones más misteriosas de la astronomía exoplanetaria.
Qué es el desierto de los Neptunos y por qué fascina a los astrónomos
Cuando los astrónomos grafican todos los exoplanetas conocidos en función de su tamaño y la distancia a su estrella, aparece un patrón desconcertante: hay muy pocos planetas del tamaño de Neptuno en órbitas muy cercanas a sus estrellas. Esa región vacía tiene nombre: el desierto de los Neptunos.
La explicación más aceptada es que los planetas que se acercan demasiado a sus estrellas reciben tanta radiación que pierden sus atmósferas y se convierten en planetas rocosos mucho más pequeños. Los que sobreviven en esa zona sin perder su atmósfera son, por tanto, objetos inusuales que pueden contar algo sobre los mecanismos de retención atmosférica que los modelos actuales no capturan del todo. TOI-5938 b y TOI-7009 b, dos de los planetas confirmados por el equipo español, están exactamente en ese límite.
Por qué el equipo apostó por las estrellas tipo K
La mayoría de los subneptunos conocidos hasta ahora orbitan estrellas enanas M, las más pequeñas, frías y longevas de la galaxia. Son más fáciles de estudiar porque su pequeño tamaño hace que la señal de un planeta en tránsito (la disminución de brillo cuando el planeta pasa frente a la estrella) sea relativamente grande y detectable.
El equipo del IAA-CSIC decidió buscar en estrellas tipo K, algo más grandes y cálidas que las enanas M pero más pequeñas que el Sol, a pesar de que la detección es más difícil. La razón es estratégica: los planetas que orbitan estrellas tipo K están expuestos a niveles más bajos de radiación de alta energía que los que orbitan enanas M, lo que aumenta la probabilidad de que hayan conservado sus atmósferas primordiales. «Los planetas que orbitan estas estrellas tienen una mayor probabilidad de conservar sus atmósferas, al estar expuestos a niveles más bajos de radiación de alta energía», explicó Morello.
Para confirmar la naturaleza planetaria de los cuatro candidatos detectados por el satélite TESS de la NASA, el equipo combinó fotometría de tránsito, espectroscopía de velocidad radial e imágenes de alta resolución, incluyendo observaciones del instrumento MuSCAT2 instalado en el Observatorio del Teide, en Tenerife. El resultado fue la confirmación de cuatro nuevos mundos: TOI-2133 b, TOI-5734 b, TOI-5938 b y TOI-7009 b.
El valle de radios: donde las atmósferas se deciden
Los otros dos planetas confirmados, TOI-2133 b y TOI-5734 b, se encuentran cerca del borde superior del «valle de radios», otra región peculiar del catálogo exoplanetario. El valle de radios es una escasez de planetas de tamaños intermedios (entre 1,5 y 2 radios terrestres) que refleja un proceso evolutivo: los planetas en esa zona de tamaño pierden sus atmósferas por fotoevaporación o por el calor interno de la propia Tierra, y se convierten en planetas rocosos más pequeños, mientras que los que tienen suficiente masa como para retener su gas se quedan como mini-Neptunos.
La posición de los cuatro nuevos planetas, distribuidos entre el valle de radios y el desierto de los Neptunos, los convierte en laboratorios naturales para estudiar qué determina si un planeta retiene o pierde su atmósfera. Según señala la publicación original en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, estos objetos son «objetivos ideales para realizar mediciones precisas de masa y estudiar sus atmósferas con las instalaciones actuales», lo que los convierte en sistemas de referencia para futuros estudios con el James Webb y la próxima generación de telescopios.
