Astrónomos hallan un extraño mundo gigante que no debería existir

Se trata de un planeta gaseoso enorme que orbita en torno a una enana roja para el que la actual hipótesis de la formación de sistemas no tendría explicación.

El descubrimiento de un verdadero gigante orbitando una estrella tan pequeña ha forzado a los astrónomos a replantearse la manera en que se forman los planetas.

Las enanas rojas son el tipo de estrella más común del universo, casi el 70 % del cosmos conocido las tiene como protagonistas. Estas estrellas son pequeñas y frías, con aproximadamente un quinto de la masa de nuestro Sol y unas 50 veces más tenue. Aún así, y a pesar de ser tan abundantes, solo el 10 % de los 4.000 exoplanetas descubiertos hasta la fecha las orbitan.

Ahora y utilizando los observatorios de Calar Alto, Sierra Nevada y Montsec en España, y el observatorio Las Cumbres en California, los investigadores analizaron una enana roja cercana, a 31 años luz de la Tierra, llamada GJ 3312. Esta estrella tiene aproximadamente un octavo de la masa del Sol, un séptimo de su diámetro y menos de un centésimo de su brillo.

Comparación de GJ 3512 con el Sistema Solar y otros sistemas planetarios con estrellas enanas rojas. Crédito: Guillem Anglada-Escude - IEEC.

Inesperadamente, los científicos descubrieron un gigante gaseoso, llamado GJ 3512b, que orbita la enana roja cada 204 días a una distancia media similar al espacio entre el Sol y Mercurio —aunque tiene una órbita muy excéntrica y su cercanía varía entre las 0,2 y las 0,5 unidades astronómicas—.

«Para este tipo de estrellas, los modelos de formación planetaria predicen que los planetas que se pueden formar a su alrededor son pequeños, parecidos a la Tierra o similares a Neptuno. Sin embargo, en este sistema hemos encontrado que el planeta GJ 3512b es como Júpiter», explica Juan Carlos Morales, astrofísico del Instituto de Ciencias del Espacio en Barcelona y autor principal del estudio.

«Haciendo una comparación, mientras nuestro Sol tiene 1.050 veces la masa de Júpiter, GJ 3512 solo tiene 250 veces la masa de GJ 3512b», agregó.

La estrella GJ 3512 es casi idéntica a Próxima Centauri y solo un poco más masiva que los astros de Teegarden y TRAPPIST-1 (imagen). Todas ellas albergan planetas terrestres en órbitas templadas y compactas, pero no gigantes gaseosos.

Los científicos también hallaron evidencia de otro potencial mundo similar a Neptuno alrededor de GJ 3512. Pero este planeta orbitaría más lejos, a una distancia mayor a 1.2 unidades astronómicas.

Pero aún hay más, la órbita excéntrica de GJ 3512b sugiere que alguna vez en su historia tuvo una lucha gravitacional con otro mundo gigante, el cual subsecuentemente resultó vencido y fue expulsado del sistema, convirtiéndose en un planeta errante.

Inestabilidad del disco

Hasta ahora los astrónomos pensaban que el modelo de acreción del núcleo podía explicar la formación de planetas como Júpiter y Saturno, al igual que la de otros gigantes descubiertos alrededor de estrellas lejanas. Este modelo asume que los planetas gigantes nacen en dos fases. Primero, los núcleos de roca y hielo se forman dentro del disco protoplanetario de gas y polvo que rodea a las estrellas recién nacidas. Luego, cuando la masa crítica es alcanzada, estos núcleos acumulan rápidamente grandes cantidades de hidrógeno y helio que son arrastrados desde el interior del sistema por el viento solar.

Los discos protoplanetarios alrededor de las enanas rojas no deberían tener la suficiente masa y material para formar gigantes gaseosos; pero de efectivamente formarse —como en el caso de GJ 3512b— la acreción del núcleo no podría explicarlo.

Es por eso que los investigadores han recurrido a un viejo modelo conocido como de «inestabilidad del disco». Este modelo asume la existencia de un disco protoplanetario inestable que puede fragmentarse en regiones de gas y polvo que colapsan directamente bajo su propia gravedad para formar algunos, o quizás todos, los gigantes gaseosos, saltándose la necesidad de un núcleo sólido como semilla.

«Por primera vez hemos sidos capaces de caracterizar un exoplaneta que no puede ser explicado bajo el modelo de acreción del núcleo», señaló Morales. «Este exoplaneta prueba que el modelo de inestabilidad gravitacional podría tener un papel en la formación de planetas gigantes»

Los investigadores continuarán monitoreando este sistema para intentar confirmar el segundo gigante que lo habitaría y tal vez más planetas. También examinarán otras 300 enanas rojas en busca de evidencias similares.

El hallazgo detallado ha sido publicado en Science.

Fuente: Space.com.