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Ciencia

Este planeta ya era demasiado grande para la estrella que lo sostiene. Cuando los astrónomos intentaron entender por qué, encontraron algo todavía más extraño en su atmósfera

TOI-5205 b parecía una rareza cósmica por su tamaño desproporcionado frente a una pequeña enana roja. Pero un nuevo análisis reveló que su atmósfera también desafía una de las ideas más básicas sobre cómo se forman los planetas gigantes.
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Hay planetas extraños, y luego están esos casos que parecen diseñados para fastidiar a los astrónomos. TOI-5205 b ya llevaba tiempo en esa categoría. Desde que fue identificado, llamó la atención por algo bastante simple de explicar y bastante difícil de justificar: es demasiado grande para la estrella a la que orbita. No es una exageración periodística. Literalmente, es uno de esos sistemas que obligan a mirar dos veces los datos porque, de entrada, no parece encajar con la lógica habitual de formación planetaria.

Pero ahora el caso se ha vuelto todavía mejor. Porque cuando un equipo de investigadores decidió estudiar su atmósfera para intentar entender cómo demonios se formó un gigante así alrededor de una estrella tan pequeña, no encontró una explicación tranquilizadora. Encontró otra anomalía.

TOI-5205 b ya era una rareza solo por existir alrededor de una estrella tan pequeña

Este planeta ya era demasiado grande para la estrella que lo sostiene. Cuando los astrónomos intentaron entender por qué, encontraron algo todavía más extraño en su atmósfera
© Katherine Cain / Carnegie Institution for Science.

El sistema ya partía de algo muy poco intuitivo. TOI-5205 b es un gigante gaseoso ligeramente mayor que Júpiter, pero no orbita una estrella parecida al Sol. Orbita una enana roja, es decir, una estrella mucho más pequeña, más fría y menos masiva. Y ahí empieza el desconcierto.

En la mayoría de los sistemas que conocemos, las estrellas son desproporcionadamente más grandes que los planetas que giran a su alrededor. En nuestro caso, el Sol tiene un radio aproximadamente 10 veces mayor que Júpiter. En cambio, en este sistema, el radio de la estrella anfitriona es solo unas cuatro veces mayor que el del planeta. Visualmente ya es extraño. Pero el asunto no termina ahí.

También sorprende la relación de masas. TOI-5205 b representa una fracción mucho más grande de la masa de su estrella que la que Júpiter representa respecto al Sol. Dicho de forma simple: no solo se ve demasiado grande, también pesa demasiado para el tipo de estrella al que está pegado. Y eso choca bastante con los modelos clásicos de formación planetaria, porque en estrellas pequeñas suele esperarse menos material disponible para construir gigantes gaseosos de este tipo.

Cuando fueron a mirar su atmósfera buscando una pista, encontraron otra cosa que tampoco encaja

Y acá es donde la historia se pone realmente buena. Un equipo de científicos de la NASA y del Instituto Carnegie decidió analizar la atmósfera de TOI-5205 b para buscar pistas sobre su origen. La idea era bastante lógica: si este planeta se había formado en circunstancias raras, quizás su atmósfera conservara alguna huella química que ayudara a explicarlo. Para hacerlo, usaron una técnica clásica pero potentísima: el tránsito planetario.

Cada vez que el planeta pasa por delante de su estrella desde nuestra perspectiva, una pequeña parte de la luz estelar atraviesa su atmósfera antes de llegar a los telescopios. Y esa luz, al interactuar con los gases presentes allí, deja una firma espectral que permite deducir qué compuestos están presentes. Es una especie de huella química a distancia. Y en este caso, la huella no salió como se esperaba.

La gran sorpresa fue esta: su atmósfera parece tener menos “metales” que su propia estrella

Y sí, acá hay que hacer una aclaración astronómica divertida: para los astrónomos, “metales” significa prácticamente todo lo que no sea hidrógeno o helio. A los químicos esto les hace poca gracia, pero en astronomía funciona así.

Con esa lógica, lo que suele ocurrir en sistemas planetarios es bastante claro. Cuando nace una estrella, se lleva la mayor parte del hidrógeno y el helio disponibles del vivero estelar. Después, los planetas que se forman a su alrededor tienden a acabar relativamente más enriquecidos en “metales”, es decir, en elementos y compuestos más pesados. Por eso, en general, se espera que los planetas tengan una metalicidad atmosférica mayor que la de su estrella. Pero TOI-5205 b decidió no seguir esa norma.

Los datos indican que su atmósfera tiene una metalicidad menor que la de la enana roja que orbita. Y eso es raro de verdad, porque significa que la química visible del planeta no refleja lo que en teoría debería haber absorbido durante su formación.

La explicación más razonable es también bastante extraña: los metales no desaparecieron, quedaron enterrados dentro del planeta

Este planeta ya era demasiado grande para la estrella que lo sostiene. Cuando los astrónomos intentaron entender por qué, encontraron algo todavía más extraño en su atmósfera
© Katherine Cain / Carnegie Institution for Science.

Para intentar entender el fenómeno, los autores del estudio modelaron distintos escenarios posibles de evolución atmosférica. Y la hipótesis que mejor encaja con los datos es esta: TOI-5205 b sí habría incorporado una gran cantidad de materiales pesados durante su formación, pero esos elementos no se quedaron flotando en la atmósfera.

En cambio, habrían terminado hundidos y sepultados en el interior del planeta. Eso deja una atmósfera más dominada por hidrógeno y helio, aunque con presencia también de compuestos como metano y sulfuro de hidrógeno. Es decir, una envoltura gaseosa que no refleja de forma directa toda la historia química del planeta, porque buena parte de esa historia habría quedado escondida bajo capas más profundas.

Y eso vuelve al sistema todavía más interesante, porque no solo obliga a preguntarse cómo se formó un gigante así alrededor de una estrella tan pequeña, sino también cómo evolucionó internamente después.

Lo más importante de TOI-5205 b es que recuerda una verdad bastante útil sobre el universo

La astronomía está llena de reglas. Pero muchas veces, lo que realmente hace avanzar el campo no son las confirmaciones, sino las excepciones incómodas. Y TOI-5205 b tiene pinta de ser una de esas.

Porque no es solo un planeta raro. Es un sistema que obliga a revisar hasta qué punto entendemos bien cuándo puede formarse un gigante gaseoso, qué química debería mostrar y cuánto de esa historia queda visible en su atmósfera miles de millones de años después. A veces, el universo no responde una pregunta. Lo que hace es algo peor (y mucho más interesante): te devuelve dos misterios en lugar de uno.

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