Nuevas claves de cómo se forman los exoplanetas más comunes del universo
Astrónomos de la Penn State destapan cómo los subneptunos, los exoplanetas más comunes, se forman y evolucionan cerca de sus estrellas. Un hallazgo clave para entender la diversidad de mundos en el universo.
Por Enrique Coperías
Un subneptuno es un exoplaneta más grande que la Tierra, pero más pequeño que Neptuno, con una atmósfera densa y, generalmente, compuesto de gas y hielo.
Una combinación de procesos cósmicos determina la formación de uno de los tipos de planetas más comunes fuera de nuestro sistema solar, según un nuevo estudio liderado por investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania, la Penn State, en Estados Unidos.
El equipo utilizó datos del Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA para analizar subneptunos jóvenes, planetas más grandes que la Tierra pero más pequeños que Neptuno, que orbitan cerca de sus estrellas anfitrionas.
Este nuevo trabajo, que ha sido publicado en el Astronomical Journal, proporciona información crucial sobre cómo estos planetas pueden migrar o perder su atmósfera en sus primeras etapas de vida. Según los expertos, estos resultados ofrecen claves sobre las propiedades de los subneptunos y ayudan a responder preguntas fundamentales sobre su origen.
Próximos a su estrella anfitriona
«La mayoría de los cerca de 5.500 exoplanetas descubiertos hasta la fecha tienen una órbita muy cercana a sus estrellas, incluso más próxima que Mercurio del Sol — explica Rachel Fernandes, becaria postdoctoral en el Departamento de Astronomía y Astrofísica de Penn State y líder del estudio. A estos los llamamos planetas cercanos. Y añade—: Muchos de ellos son subneptunos gaseosos, un tipo de planeta que no existe en el Sistema Solar».
En palabras de Fernandes, «mientras que nuestros gigantes gaseosos, como Júpiter y Saturno, se formaron muy lejos del Sol, no está claro cómo tantos subneptunos cercanos lograron sobrevivir en regiones expuestas a una intensa radiación estelar».
Para entender mejor su formación y evolución, los investigadores estudiaron exoplanetas en torno a estrellas jóvenes, que han sido observadas recientemente gracias al TESS.
Mucho ruido astronómico
«Comparar la frecuencia de exoplanetas de distintos tamaños en estrellas de diversas edades nos revela mucho sobre los procesos planetarios —dice Fernandes en un comunicado de la Penn State. Y continúa—: Si los planetas se forman en ubicaciones y dimensiones específicas, deberíamos ver una distribución uniforme a lo largo del tiempo. Si no, esto indicaría que ciertos procesos cósmicos están alterando su estructura».
Observar planetas en sistemas jóvenes es una tarea desafiante, ya que sus estrellas emiten una carga de radiación intensa, giran rápidamente y son altamente activas, lo que genera niveles elevados de ruido astronómico.
«Las estrellas jóvenes, en sus primeros mil millones de años de existencia, son turbulentas y emiten grandes cantidades de radiación —comenta Fernandes. Y continúa—: Para superar esto, desarrollamos una herramienta computacional llamada Pterodactyls, que filtra el ruido estelar y detecta planetas jóvenes en los datos del TESS».
Variación en la frecuencia de subneptunos cercanos
El equipo de Fernandes utilizó la Pterodactyls para analizar los datos y encontrar planetas con períodos orbitales de dice días o menos, lo que equivale a menos que la órbita de 88 días de Mercurio. Así, evaluaron el tamaño de los planetas y el impacto de la radiación estelar en su estructura.
Dado que la ventana de estudio fue de veintisiete días, los astrónomos pudieron observar dos órbitas completas de posibles exoplanetas. Se enfocaron en planetas con un radio entre 1,8 y 10 veces el de la Tierra, lo que les permitió comparar la frecuencia de subneptunos cercanos en sistemas jóvenes con la de sistemas más antiguos analizados por el satélite TESS y el telescopio espacial Kepler.
Los investigadores descubrieron que la frecuencia de subneptunos cercanos varía con el tiempo. Hay menos subneptunos en estrellas de entre 10 y 100 millones de años en comparación con aquellas de 100 a 1.000 millones de años. Además, la presencia de subneptunos cercanos disminuye significativamente en sistemas estelares más antiguos.
Un equipo de Penn State, utilizando datos de TESS y una innovadora herramienta, identificó subneptunos jóvenes cerca de sus estrellas. Su estudio revela cómo procesos cósmicos como la pérdida de masa atmosférica y la radiación estelar determinan su tamaño y evolución a lo largo del tiempo.
«Creemos que varios procesos astronómicos influyen en esta tendencia —indica Fernandes. Y añade—: Es posible que muchos subneptunos se formaran lejos de sus estrellas y migraran hacia el interior con el tiempo. En etapas tardías, su atmósfera podría haber sido erosionada por la radiación estelar, un fenómeno conocido como pérdida de masa atmosférica»
«Sin embargo, creemos que no hay un solo proceso dominante, sino una combinación de factores cósmicos que moldean estos patrones a lo largo del tiempo», comenta Fernandes.
El equipo desea ampliar su estudio con el TESS para analizar planetas con órbitas más largas. Además, futuras misiones, como el observatorio espacial Planetary Transits and Oscillations of stars ( PLATO), de la Agencia Espacial Europea, podrían permitir el estudio de planetas similares a Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. Esto podría ayudar a refinar sus modelos y mejorar la comprensión sobre la formación planetaria.
El telescopio espacial James Webb también podría proporcionar datos sobre la densidad y la composición de los exoplanetas, lo que ofrecería pistas sobre sus orígenes.
«Combinar estudios de planetas individuales con análisis de poblaciones de exoplanetas nos brindaría una imagen mucho más clara sobre la formación planetaria» —dice Fernandes. Y concluye—: Cuantos más sistemas solares estudiamos, más evidente se hace que el nuestro es una excepción. Misiones futuras podrían revelar planetas más pequeños en estrellas jóvenes, mejorando nuestra comprensión sobre cómo evolucionan los sistemas planetarios, incluyendo el nuestro». ▪️
Información facilitada por la Penn State
Fuente: Rachel B. Fernandes et al. Signatures of Atmospheric Mass Loss and Planet Migration in the Time Evolution of Short-period Transiting Exoplanets. The Astronomical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-3881/adb97e
