Descubren un planeta rocoso que desafía las teorías de formación de los sistemas solares

Durante décadas, la astronomía construyó sus modelos de formación planetaria con una premisa clara: los sistemas solares siguen un orden relativamente predecible: cerca de la estrella habitan los mundos pequeños y rocosos.

Más lejos, gigantes gaseosos que crecieron gracias a la acumulación de atmósferas espesas en regiones frías del disco protoplanetario. Esa lógica encaja con el Sistema Solar y con miles de exoplanetas detectados en los últimos años. Sin embargo, un descubrimiento reciente obligó a mirar ese esquema con otros ojos.

Un equipo internacional de más de 150 astrónomos describió un sistema alrededor de la estrella enana roja LHS 1903 que desafía los modelos físicos vigentes. La investigación combinó datos del satélite Tess de la NASA, observatorios terrestres en México, Canarias y Hawái, y el satélite Cheops de la Agencia Espacial Europea.

El resultado fue la identificación de cuatro planetas con una disposición que no se parece a nada conocido hasta ahora.

“Este sistema no encaja con nada de lo que conocíamos hasta ahora; está desordenado”, reconoce el astrónomo Ignasi Ribas, coautor del hallazgo, publicado en la revista Science.

La estrella LHS 1903 se ubica a unos 120 años luz de la Tierra. Se trata de una enana roja tipo M, más fría y menos luminosa que el Sol. Este tipo de estrellas domina el universo en número, aunque no se observa a simple vista desde la Tierra. En torno a ella orbitan cuatro mundos con características muy distintas entre sí.

El primer planeta, el más cercano, es rocoso y presenta similitudes con la Tierra en términos de densidad.

Luego aparecen dos planetas intermedios con envolturas gaseosas significativas, comparables en composición a Neptuno aunque algo más pequeños. Hasta ese punto, la estructura coincide con el patrón clásico: mundo rocoso interno seguido por cuerpos con abundante gas.

La sorpresa llegó más allá del tercer planeta. En esa región exterior, donde los modelos anticipan la presencia de gigantes gaseosos o cuerpos con gruesas atmósferas, apareció un cuarto planeta pequeño y rocoso, con un radio 1,7 veces mayor que el de la Tierra y una masa aproximadamente seis veces superior.

Su densidad se aproxima a la terrestre, lo que indica una composición dominada por roca y metal.

“Utilizamos fotometría de tránsito y mediciones de velocidad radial para detectar y caracterizar cuatro exoplanetas que orbitan LHS 1903, una estrella enana roja en el disco grueso de la Vía Láctea”, destacaron los expertos en el estudio.

Y completaron: “Los planetas tienen períodos orbitales de 2,2 a 29,3 días y abarcan el valle de radio dentro de un único sistema planetario. Las densidades derivadas indican que LHS 1903 b es rocoso, mientras que LHS 1903 c y LHS 1903 d presentan atmósferas extensas. El planeta más distante de la estrella anfitriona, LHS 1903 e, no tiene envoltura gaseosa, lo que indica que se formó a partir de material con gas empobrecido”.

Dos momentos de nacimiento en un mismo sistema

La arquitectura final quedó definida como rocoso, gaseoso, gaseoso, rocoso. Thomas Wilson, de la Universidad de Warwick, lo explicó de forma directa: “Eso convierte a este sistema en uno invertido (o ‘de dentro hacia fuera’), con un orden planetario de rocoso-gaseoso-gaseoso y luego rocoso de nuevo. Los planetas rocosos no suelen formarse tan lejos de su estrella madre”.

La teoría tradicional sostiene que los planetas surgen a partir de un disco de gas y polvo que rodea a la estrella joven. En las zonas internas, la radiación intensa elimina gran parte del gas, lo que deja núcleos rocosos compactos.

En las regiones externas, el frío permite la acumulación de atmósferas gruesas que dan origen a gigantes gaseosos. Además, se asume que todos los planetas de un sistema se forman en un intervalo temporal similar, dentro de los primeros millones de años.

El sistema LHS 1903 pone en cuestión esa simultaneidad. Los investigadores analizaron distintos escenarios para explicar el cuarto planeta rocoso. Evaluaron la posibilidad de que un impacto gigantesco hubiera expulsado su atmósfera. También estudiaron si los planetas intercambiaron posiciones a lo largo de su evolución orbital. Tras simulaciones dinámicas y cálculos precisos de los periodos orbitales, descartaron esas hipótesis.

La alternativa que ganó fuerza resulta más disruptiva. Los datos sugieren que los planetas no nacieron al mismo tiempo. En cambio, se habrían formado uno tras otro. Los tres primeros planetas surgieron en una etapa temprana, cuando el disco aún contenía abundante gas. El cuarto planeta rocoso habría aparecido millones de años después, en un entorno empobrecido de gas.

Thomas Wilson lo expresó con claridad: “Para cuando se formó este planeta exterior, es posible que el sistema ya se hubiera quedado sin gas, lo cual se considera vital para la formación de planetas. Sin embargo, aquí hay un mundo pequeño y rocoso que desafía las expectativas. Parece que hemos encontrado la primera evidencia de un planeta que se formó en lo que llamamos un entorno empobrecido de gas”.

Ribas coincide con esa interpretación temporal: “Los tres planetas internos se han formado antes y se han enriquecido en gas cuando era posible, y el externo habría aparecido unos millones de años más tarde”.

Si esta lectura resulta correcta, el sistema LHS 1903 experimentó dos episodios de génesis planetaria. El primero produjo un mundo rocoso y dos planetas con envolturas gaseosas. El segundo dio lugar a un planeta rocoso tardío, en un escenario sin gas suficiente para formar un gigante. Esa secuencia rompe con la idea de que el disco protoplanetario determina de una vez y para siempre la estructura del sistema.

El impacto conceptual no se limita a la cronología. También afecta a la comprensión de la transición entre planetas ricos en gas y planetas pobres en gas. Ribas lo resume así: “Hay un interés especialmente grande en cuanto a comprensión de la arquitectura de sistemas planetarios”. Y agrega: “Es esta transición entre planetas ricos en gas y planetas pobres.

Esto es lo que separa a los planetas que tienen unas envolturas de gas grandes [la inmensa mayoría de los descubiertos hasta ahora], de los que tienen una envoltura de gas inexistente o muy pequeña, como es nuestra propia Tierra, pues su atmósfera es realmente muy pequeña comparada con la de los gigantes gaseosos. Este sistema es especialmente bueno para entender dónde está ese límite, esa transición”.

El hallazgo adquiere mayor relevancia si se considera el contexto estadístico. Hasta el momento se han identificado más de 6.000 exoplanetas y cerca de 4.500 sistemas planetarios. Ninguno mostró evidencia clara de que un planeta se formara después que sus compañeros.