Os voy a contar una historia. No una de indios y vaqueros, de dragones y anillos perdidos o Códigos da Vinci. Os voy a contar la historia de cómo hemos conseguido viajar al corazón de un planeta gigante sin la épica de enviar naves que atravesaran las densas capas gaseosas de estos monstruos planetarios. Esta es la historia de TOI-849b, el primer corazón planetario descubierto hasta la fecha.
Septiembre de 2018. En el inmenso vacío cósmico, circundando al planeta Tierra, una misión espacial llamada TESS observa detenidamente una sección del cielo. Entre las decenas de miles de estrellas que TESS examina simultáneamente, la misión detecta una que se apaga parcialmente durante una hora y media cada 18 horas. La estrella, llamada TOI-849, disminuye su brillo en tan solo un 0.2%, pero es suficiente para que TESS pueda ver con claridad que algo ocurre allí. Durante un mes, la misión espacial observa esta estrella cuidadosamente y es capaz de ver muchas de esas disminuciones de su brillo. Los datos son enviados a la Tierra a finales de Octubre de 2018 donde el equipo de la misión encuentra estas disminuciones y publica los datos. La disminución periódica en el brillo de la estrella, sugiere que algo está pasando por delante de ella, bloqueando parte de su luz. En este caso, los investigadores de la misión encuentran que ese “algo” debe ser un planeta del tamaño de Neptuno (unas 3,5 veces más grande que la Tierra) que, cada 18 horas, pasa por delante de la estrella.
Pero TOI-849 no es la única estrella que sufre una disminución de su brillo, otras muchas lo hacen. Y este intrépido planeta pasa desapercibido en el arenal estelar de candidatos planetarios. Encontrar un planeta como Neptuno no es ninguna novedad en el año 2019 así que el desgraciado TOI-849 se queda en un cajón olvidado. Meses más tarde, un equipo de astrofísicos europeos liderados por el Dr. David Armstrong, de la Universidad de Warwick en el Reino Unido, deciden recuperar esta estrella de ese cajón y observarla con el telescopio de 3.6 metros del observatorio de La Silla (Chile). Lo hacen desde allí porque este telescopio tiene un instrumento capaz de “pesar” planetas. El instrumento, llamado HARPS, aprovecha el empuje que sufre la estrella por tener al planeta orbitando a su alrededor, que la hace bailar alrededor del centro de masas del sistema, de forma que la vemos más roja cuando se aleja y más azul cuando se acerca. Es lo que se conoce como la técnica de la velocidad radial. Y gracias a ella se puede medir la masa de un planeta.
Las expectativas de los investigadores europeos no eran especialmente animosas con este objeto. Esperaban encontrar una masa para este planeta similar a la masa de Neptuno, unas 16 veces la masa de nuestra Tierra. Sería una detección más en el zoológico planetario de más de 4000 planetas conocidos hasta la fecha en nuestra Galaxia. Pero su sorpresa llegó con las primeras observaciones desde Chile. El bamboleo de la estrella parecía ser demasiado grande, algo que no casaba con el tamaño que se había medido para este planeta. Durante meses, los investigadores observan la estrella y su regular danzar. Su asombro llega cuando definitivamente encuentran que aquél planeta del tamaño de Neptuno tiene en realidad una masa casi tres veces superior a nuestro gigante helado, unas 40 veces la masa de la Tierra… ¿Cómo podía ser? Con un tamaño de unas 3 veces el tamaño de la Tierra, este planeta debía tener una masa de unas 16 veces la masa de nuestro planeta. Los resultados implicaban que la densidad de TOI-849b era extrema para su tamaño. ¿Qué podría estar ocurriendo?¿Qué sería lo que habrían encontrado?
La hipótesis era clara: TOI-849b parecía ser el núcleo desnudo de lo que en su día fue un gigantesco planeta gaseoso que de alguna forma había sido despojado de su característica principal: la densa y enorme atmósfera que rodea a estos colosos planetarios. En el Sistema Solar, Júpiter y Saturno son nuestros principales planetas gaseosos. Sus atmósferas son el principal constituyente del planeta y, aunque no podemos ver a través de ellas, sabemos que su núcleo tiene que ser muy pequeño, de unas pocas veces el tamaño de la Tierra. Entonces, ¿qué procesos pueden haber hecho que nuestro TOI-849b haya perdido su atmósfera?
Podemos imaginar varios “incidentes” que lo podrían haber provocado. En primer lugar, tenemos la teoría del gran impacto: puede que TOI-849b se formara siguiendo los mismos procesos por los que se forman los gigantes gaseosos y que sufriera una gran colisión con otro planeta del sistema. Durante esa colisión nuestro planeta perdería toda su atmósfera y su pequeño pero denso núcleo quedaría al descubierto. Otra opción es que algo ocurrió durante su formación. El núcleo de los planetas gigantes es lo primero que se forma. Y cuando este núcleo alcanza cierta masa (unas 10 veces la masa de la Tierra), empieza a absorber todo el gas a su alrededor para finalmente formar el gigante gaseoso con una masa total de varias decenas o cientos de veces la masa de la Tierra. Pero, ¿y si ese gas ya no estuviera cuando el núcleo planetario se dispone a absorberlo? Entonces nos quedaría el núcleo desnudo de un planeta fallido que no ha podido completar su formación. Al estar tan cerca de su estrella, una tercera hipótesis es que el calor y la radiación de la estrella hubieran evaporado la atmósfera. Sin embargo, la teoría nos dice que aunque la estrella sí podría evaporar parte de la atmósfera, no podría hacerlo en su totalidad. Por último, los investigadores exploraron la posibilidad de que estuvieran interpretando como un solo planeta lo que en realidad serían dos planetas orbitando en la misma órbita. Lo que llamamos planetas co-orbitales (ya os hablaré de ellos más a fondo en otra entrada). El equipo del Centro de Astrobiología que lidero, se encargó de descartar este escenario gracias a las técnicas que hemos desarrollado en el proyecto TROY.
En definitiva, lo que inicialmente parecía ser un aburrido nuevo planeta como Neptuno, se tornó rápidamente en un descubrimiento muy interesante que nos enseña por primera vez lo que hay dentro de los gigantes gaseosos y que nos permitirá estudiar la evolución y formación planetaria de forma empírica. Además, este descubrimiento puede aportar información muy valiosa para el conocimiento de los planetas de nuestro Sistema Solar.
Esta no ha sido una historia de indios y vaqueros, de dragones y anillos perdidos o Códigos da Vinci. Ha sido una historia de planetas rapados, núcleos desnudos, choques planetarios y planetas fallidos. La historia de TOI-849b, el primer corazón planetario descubierto hasta la fecha.
jlillo
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