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Un nuevo descubrimiento pone en entredicho las teorías sobre la formación de planetas

(CNN) — Los astrónomos están cuestionando las teorías sobre la formación de los planetas tras descubrir un exoplaneta que, técnicamente, no debería existir.

El planeta, de la masa de Neptuno y con más de 13 veces más masa que la Tierra, fue detectado orbitando una estrella enana M ultrafría llamada LHS 3154, que es nueve veces menos masiva que nuestro Sol. Una estrella enana M es el tipo de estrella más pequeño y frío.

Según un nuevo estudio publicado el jueves en la revista Science, el planeta, denominado LHS 3154b, gira alrededor de la estrella y completa una órbita cada 3,7 días terrestres, lo que lo convierte en el planeta de mayor masa conocido que orbita alrededor de una de las estrellas más frías y de menor masa del universo. Se trata de un cambio radical en la forma en que los científicos entienden la formación de los sistemas planetarios.

"Este descubrimiento pone de manifiesto lo poco que sabemos sobre el universo", declaró Suvrath Mahadevan, coautor del estudio y profesor Verne M. Willaman de Astronomía y Astrofísica en Penn State. "No esperaríamos que existiera un planeta tan pesado alrededor de una estrella de tan baja masa".

Las estrellas se forman a partir de grandes nubes de gas y polvo, y el material sobrante crea un disco alrededor de la estrella donde más tarde nacen los planetas. La cantidad de material presente en los discos alrededor de las estrellas determina la masa de los planetas que se forman a su alrededor. Y el material del disco depende en gran medida de la masa de la estrella.

Por ejemplo, las estrellas enanas M pequeñas son las más comunes en toda la Vía Láctea, y suelen orbitar alrededor de ellas planetas pequeños y rocosos, en lugar de planetas gigantes gaseosos.

"No se espera que el disco de formación planetaria alrededor de la estrella de baja masa LHS 3154 tenga suficiente masa sólida para formar este planeta", explica Mahadevan. "Pero está ahí fuera, así que ahora tenemos que reexaminar nuestra comprensión de cómo se forman los planetas y las estrellas".

Este gráfico compara los tamaños de nuestro Sol y la Tierra con la estrella LHS 3154, más pequeña y fría, y su planeta en órbita, LHS 3154b (Crédito: Penn State)
Este gráfico compara los tamaños de nuestro Sol y la Tierra con la estrella LHS 3154, más pequeña y fría, y su planeta en órbita, LHS 3154b (Crédito: Penn State)

La zona habitable

El planeta orbita alrededor de una estrella situada a unos 51 años luz del Sol y fue descubierto gracias al Buscador de Planetas de la Zona Habitable, o HPF, instalado en el telescopio Hobby-Eberly del Observatorio McDonald de Texas.

Un equipo de científicos dirigido por Mahadevan construyó el HPF, diseñado para detectar planetas en órbita dentro de la zona habitable de estrellas pequeñas y frías. La zona habitable es la distancia justa desde una estrella hasta un planeta lo suficientemente caliente como para albergar agua líquida en su superficie y, potencialmente, vida.

La menor temperatura superficial de las estrellas pequeñas hace que los planetas puedan orbitarlas mucho más cerca y mantener en su superficie elementos frágiles como el agua. Y cuando los planetas orbitan alrededor de sus estrellas, el tirón gravitatorio entre ambos cuerpos crea un bamboleo perceptible que el HPF puede detectar en luz infrarroja.

"Piénsalo como si la estrella fuera una hoguera. Cuanto más se enfríe el fuego, más cerca tendrás que estar de él para mantenerte caliente", explica Mahadevan. "Lo mismo ocurre con los planetas. Si la estrella es más fría, un planeta tendrá que estar más cerca de esa estrella si quiere estar lo suficientemente caliente como para contener agua líquida. Si un planeta tiene una órbita lo suficientemente cercana a su estrella ultrafría, podemos detectarlo viendo un cambio muy sutil en el color del espectro o la luz de la estrella al ser tironeada por un planeta en órbita".

Un rompecabezas planetario

Basándose en modelos y análisis, el equipo de investigación cree que el planeta tiene un núcleo pesado que requeriría que hubiera más material sólido en el disco de formación planetaria del que probablemente había alrededor de la estrella, según la coautora del estudio Megan Delamer, estudiante de posgrado de Astronomía en Penn State.

Los investigadores estiman que la cantidad de polvo en el disco tendría que ser al menos 10 veces superior a la que suele encontrarse en los discos alrededor de estrellas de baja masa.

"Nuestras teorías actuales sobre la formación de planetas tienen problemas para explicar lo que estamos viendo", afirma Delamer en un comunicado. "Basándonos en el trabajo de sondeo actual con el HPF y otros instrumentos, un objeto como el que hemos descubierto es probablemente extremadamente raro, por lo que detectarlo ha sido realmente emocionante".

Se han encontrado algunos planetas masivos orbitando estrellas de baja masa, como el planeta GJ 3512 b descubierto en 2019, pero sus períodos orbitales son mucho más largos, y los planetas no orbitan sus estrellas tan de cerca.

"Lo que hemos descubierto proporciona un caso de prueba extremo para todas las teorías de formación de planetas existentes", dijo Mahadevan. "Esto es exactamente para lo que construimos HPF, para descubrir cómo las estrellas más comunes de nuestra galaxia forman planetas y para encontrar esos planetas".

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