El descubrimiento de un planeta demasiado masivo para su sol pone en tela de juicio lo que se sabía hasta ahora sobre la formación de los planetas y sus sistemas solares, según publican en línea investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania (Penn State), en Estados Unidos, en la revista 'Science'.
Los astrónomos han descubierto un planeta más de 13 veces más masivo que la Tierra orbitando la estrella "ultrafría" LHS 3154, que a su vez es nueve veces menos masiva que el Sol. La relación de masas del planeta recién descubierto con su estrella anfitriona es más de 100 veces superior a la de la Tierra y el Sol.
El hallazgo revela el planeta más masivo conocido en una órbita cercana alrededor de una estrella enana ultrafría, las estrellas menos masivas y más frías del universo. El descubrimiento va en contra de lo que predicen las teorías actuales sobre la formación de planetas alrededor de estrellas pequeñas y es la primera vez que se observa un planeta con una masa tan elevada orbitando alrededor de una estrella de tan baja masa.
"Este descubrimiento pone de manifiesto lo poco que sabemos sobre el universo --reconoce Suvrath Mahadevan, catedrático Verne M. Willaman de Astronomía y Astrofísica de la Universidad Estatal de Pensilvania y coautor del artículo--. No esperaríamos que existiera un planeta tan pesado alrededor de una estrella de tan baja masa".
Explica que las estrellas se forman a partir de grandes nubes de gas y polvo. Tras la formación de la estrella, el gas y el polvo permanecen como discos de material que orbitan alrededor de la estrella recién nacida y que, con el tiempo, pueden convertirse en planetas.
"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, así que ahora tenemos que reexaminar nuestra comprensión de cómo se forman los planetas y las estrellas".
Los investigadores detectaron el planeta de gran tamaño, llamado LHS 3154b, utilizando un espectrógrafo astronómico construido en Penn State por un equipo de científicos dirigido por Mahadevan. El instrumento, llamado Buscador de Planetas de la Zona Habitable (HPF, por sus siglas en inglés), fue diseñado para detectar planetas que orbitan alrededor de las estrellas más frías fuera de nuestro sistema solar y que podrían tener agua líquida -un ingrediente clave para la vida- en su superficie.
Aunque es muy difícil detectar este tipo de planetas alrededor de estrellas como nuestro Sol, la baja temperatura de las estrellas ultrafrías significa que los planetas capaces de tener agua líquida en su superficie están mucho más cerca de su estrella que la Tierra y el Sol.
Esta menor distancia entre estos planetas y sus estrellas, combinada con la baja masa de las estrellas ultrafrías, da lugar a una señal detectable que anuncia la presencia del planeta, explica Mahadevan.
"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 ella 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", añade.
Situado en el telescopio Hobby-Eberly del Observatorio McDonald de Texas, el HPF proporciona algunas de las mediciones de mayor precisión realizadas hasta la fecha de este tipo de señales infrarrojas procedentes de estrellas cercanas.
"Hacer el descubrimiento con el HPF fue muy especial, ya que se trata de un instrumento nuevo que diseñamos, desarrollamos y construimos desde cero con el fin de observar la población de planetas desconocidos alrededor de las estrellas de menor masa", dijo Guomundur Stefánsson, becario Sagan de la NASA en Astrofísica en la Universidad de Princeton y autor principal del artículo, que ayudó a desarrollar el HPF y trabajó en el estudio como estudiante graduado en Penn State.
"Ahora estamos cosechando los frutos, aprendiendo aspectos nuevos e inesperados de esta apasionante población de planetas que orbitan algunas de las estrellas más cercanas", resalta.
El instrumento ya ha proporcionado información crítica para el descubrimiento y la confirmación de nuevos planetas, explica Stefánsson, pero el descubrimiento del planeta LHS 3154b superó todas las expectativas.
"Basándonos en los estudios actuales con el HPF y otros instrumentos, es probable que un objeto como el que hemos descubierto sea extremadamente raro, por lo que detectarlo ha sido realmente emocionante --asevera Megan Delamer, estudiante de posgrado de astronomía en Penn State y coautora del artículo--. Nuestras teorías actuales sobre la formación de planetas tienen problemas para dar cuenta de lo que estamos viendo".
En el caso del planeta masivo descubierto en órbita alrededor de la estrella LHS 3154, el núcleo planetario pesado inferido por las mediciones del equipo requeriría una mayor cantidad de material sólido en el disco de formación de planetas de lo que los modelos actuales predecirían, explica Delamer.
El hallazgo también pone en tela de juicio los conocimientos previos sobre la formación de estrellas, ya que la relación polvo-masa y polvo-gas del disco que rodea a estrellas como LHS 3154 -cuando eran jóvenes y recién formadas- tendría que ser 10 veces superior a la observada para formar un planeta tan masivo como el descubierto por el equipo.
"Lo que hemos descubierto supone una prueba extrema para todas las teorías existentes sobre la formación de planetas --afirma 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".
