Un estudio revela los orígenes de los planetas más comunes de la galaxia con "recién nacidos" del sistema V1298 Tau

Felipe Murgas, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha destacado que el análisis detallado de los planetas recién nacidos en el sistema V1298 Tau permitió comparar por primera vez sus masas y radios, lo que dio lugar a la primera medida observacional de sus densidades promedio. Según el especialista, los resultados obtenidos demuestran que estos cuerpos presentan una estructura excepcionalmente poco densa y se prevé que, en los próximos millones de años, pierdan una porción significativa de sus atmósferas a causa de la intensa radiación que emite la estrella que orbitan. De acuerdo con lo publicado por el medio, esta transformación temprana es común entre los denominados planetas sub-Neptunos, que tienden a desprenderse de la mayor parte de sus envolturas gaseosas y a experimentar un enfriamiento rápido tras la dispersión del disco de gas estelar.

El estudio, dado a conocer por el equipo internacional en el que participan investigadores del IAC como Enric Pallé y Felipe Murgas, profundiza en la comprensión del origen y evolución de los tipos de planetas más habituales en la galaxia. Según consignó el medio, la astrofísica actual considera a las super-Tierras y sub-Neptunos —cuerpos planetarios con dimensiones entre la Tierra y Neptuno— como la clase más frecuente detectada en torno a estrellas similares al Sol. Curiosamente, este tipo de planeta no se encuentra en nuestro sistema solar, a pesar de su predominancia en la Vía Láctea. El trabajo realizado aporta una visión detallada sobre cómo estos planetas gigantes experimentan, en una etapa temprana y fugaz, una transformación que los encamina hacia el tamaño y composición característicos de las super-Tierras y sub-Neptunos adultos.

Los resultados centraron el foco en la estrella joven y activa V1298 Tau, que tiene apenas unos 20 millones de años. De acuerdo con lo detallado por el equipo de investigación citado por el medio, cuatro gigantes gaseosos orbitan este astro, cada uno con un tamaño situado entre Neptuno y Júpiter. El conjunto constituye un laboratorio astrofísico ideal para observar el proceso evolutivo de los planetas más comunes de la galaxia porque se hallan en una fase de transformación acelerada marcada por la interacción gravitatoria mutua y la influencia de la radiación estelar.

Durante aproximadamente diez años, los astrónomos han recopilado datos mediante telescopios terrestres y espaciales, enfocándose en medir con precisión los tránsitos de estos planetas, es decir, los instantes en los que cruzan frente a la estrella V1298 Tau respecto a la perspectiva terrestre. El medio informó que, al analizar con detalle el momento en que estos tránsitos ocurrían, el equipo detectó pequeñas variaciones irregulares en sus órbitas. Estas irregularidades, conocidas como Variaciones de Tiempo de Tránsito (TTV, por sus siglas en inglés), se deben a la acción gravitacional ejercida por los planetas entre sí, lo que altera, aunque sea mínimamente, sus posiciones y velocidades orbitales.

Erik Petigura, coautor del estudio e investigador en la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), expresó al medio que el método Doppler, habitual para determinar la masa planetaria mediante la medición de la velocidad de la estrella, no resulta efectivo en el caso de estrellas jóvenes. Esto se debe a la elevada actividad y variabilidad de este tipo de estrellas, que dificulta aislar el efecto causado específicamente por los planetas. Por esa razón, el equipo científico recurrió al análisis de TTV, midiendo las pequeñas fluctuaciones provocadas por la interacción gravitatoria entre los cuatro planetas, lo que les permitió calcular sus masas con mayor precisión.

La principal aportación del estudio, según enfatizó John Livingston, autor principal del trabajo e investigador del Astrobiology Center de Tokio, es que ilustra un momento evolutivo que, hasta ahora, nunca se había observado con tal claridad: “Lo que es tan emocionante es que estamos viendo un avance de lo que se convertirá en un sistema planetario muy normal”. Livingston añadió que los cuatro planetas analizados experimentarán una significativa contracción hasta adquirir dimensiones típicas de super-Tierras y sub-Neptunos.

El medio recogió que los planetas identificados presentan radios comprendidos entre 5 y 10 veces el de la Tierra, pero sus masas únicamente alcanzan entre 5 y 15 veces la terrestre. Esta relación implica que los objetos investigados presentan una densidad mucho menor a la que se observa en cuerpos rocosos como la propia Tierra, asemejándose más a una estructura esponjosa o “algodón de azúcar”, de acuerdo con la analogía empleada por los expertos del proyecto. El fenómeno de baja densidad se atribuye a la juventud de los planetas y a la influencia de la intensa radiación estelar, que facilita la pérdida progresiva de sus atmósferas. Con el paso de millones de años, esa pérdida tendrá como resultado planetas con atmósferas menos extensas y temperaturas más bajas, en un proceso que los convertirá en los típicos sub-Neptunos detectados en otras estrellas de la Vía Láctea.

Según explicó Enric Pallé, investigador del IAC citado por el medio, el avance logrado radica en la superación de una limitación fundamental: “Todas las estrellas jóvenes son intrínsecamente activas, lo que hasta ahora había impedido medir con precisión las masas de sus planetas en formación. Este estudio supera ese obstáculo al emplear una técnica ingeniosa basada en la gravedad mutua entre planetas”. La obtención de datos fiables sobre la masa y el radio de los jóvenes planetas representa un hito para la astronomía, ya que proporciona evidencias directas sobre el proceso evolutivo dominante en los sistemas planetarios de estrellas similares al Sol.

Las conclusiones alcanzadas indican, según indicó el medio, que V1298 Tau constituye probablemente un antecesor de los compactos sistemas multiplanetarios frecuentes en la galaxia. En dichos sistemas, los mecanismos de pérdida atmosférica y contracción planetaria desempeñan un papel determinante en la evolución de los cuerpos celestes, permitiendo una transformación de gigantes gaseosos muy jóvenes en planetas de menor tamaño, densidad media y atmósferas reducidas. A partir de estos resultados, la astrofísica dispone de una imagen más precisa acerca del modo en que se forman y evolucionan los planetas más abundantes del universo próximo a estrellas como el Sol.

El seguimiento a largo plazo de V1298 Tau, reportó el medio, se realizó mediante el uso combinado de recursos terrestres y observatorios espaciales, lo cual permitió acumular una base de datos extensa sobre los tránsitos planetarios y detectar patrones periódicos en las TTV. El cruce entre la precisión obtenida en la medida de los tránsitos y el empleo de simulaciones orbitales aportó las cifras fundamentadas sobre la masa, el radio, la densidad y la composición atmosférica de cada uno de los cuatro planetas.

Los investigadores consideran que la comprensión lograda sobre el sistema V1298 Tau mejora el conocimiento sobre cómo los planetas jóvenes responden rápidamente a la radiación intensa de sus estrellas, lo que provoca una pronta transformación y define las características principales de la enorme variedad de mundos hallados en la galaxia en torno a estrellas semejantes al Sol. Tal como recopiló el medio, estudios futuros podrían identificar otros sistemas similares que permitan comparar los procesos y determinar las posibles variantes de evolución planetaria en diferentes etapas y condiciones estelares.