El descubrimiento de un exoplaneta muy delgado llamado ‘algodón de azúcar’ sorprende a los científicos: ‘No podemos explicar cómo se formó este planeta’

Los astrónomos han descubierto un planeta masivo y de baja densidad llamado WASP-193b, que es un 50% más grande que nuestro planeta. Júpiter Pero tiene una densidad similar al algodón de azúcar. Este descubrimiento desafía las teorías actuales sobre la formación de planetas, ya que los científicos no pueden explicar cómo se formaría un planeta así.

Los astrónomos han descubierto una enorme y esponjosa bola alienígena de un planeta que orbita alrededor de una estrella distante en nuestra galaxia. vía Láctea galaxia. El descubrimiento fue informado el 14 de mayo en la revista. astronomía de la naturaleza Por investigadores de Instituto de Tecnología de MassachusettsEl descubrimiento, realizado en la Universidad de Lieja (Bélgica) y en otros lugares, es una clave prometedora para resolver el misterio de cómo se forman estos planetas gigantes ultraligeros.

El nuevo planeta, llamado WASP-193b, parece ser un enano del tamaño de Júpiter, pero su densidad es una fracción de su densidad. Los científicos han descubierto que el gigante gaseoso es un 50% más grande que Júpiter y aproximadamente una décima parte de su densidad, lo cual es muy bajo, similar a la densidad del algodón de azúcar.

WASP-193b es el segundo planeta más ligero descubierto hasta ahora, después del más pequeño, Neptuno-Como el mundo, Kepler 51d. El tamaño mucho mayor del nuevo planeta, combinado con su densidad extremadamente ligera, convierte a WASP-193b en algo atípico entre los más de 5.400 planetas descubiertos hasta ahora.

«Encontrar estos objetos gigantes con densidades tan pequeñas es realmente muy raro», dice Khaled Al-Barqawi, autor principal del estudio e investigador postdoctoral en el MIT. “Hay una clase de planetas llamados Júpiter hinchados, y durante 15 años ha sido un misterio qué son. Este es un caso extremo de esa clase.

«No sabemos dónde colocar este planeta en todas las teorías de formación que tenemos ahora, porque es una anomalía en todas ellas», añade el coautor principal Francisco Pozuelos, investigador principal del Instituto de Astrofísica de Andalucía. En España. «No podemos explicar cómo se formó este planeta basándose en modelos evolutivos clásicos. Observar de cerca su atmósfera nos permitirá obtener un camino evolutivo para este planeta».

Los coautores del estudio del MIT incluyen a Julian de Wit, profesor asistente en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT, y Artem Burdanov, investigador postdoctoral del MIT, junto con colaboradores de múltiples instituciones de toda Europa.

Impresión artística del sistema WASP-193b. Crédito: Universidad de Lieja

“Interesante desarrollo”

El nuevo planeta fue descubierto inicialmente por el Proyecto de Búsqueda de Planetas de Gran Angular, o WASP, una colaboración internacional entre instituciones académicas que operan juntas dos observatorios robóticos, uno en el hemisferio norte y otro en el sur. Cada observatorio utiliza una serie de cámaras de gran angular para medir el brillo de miles de estrellas individuales en todo el cielo.

En estudios realizados entre 2006 y 2008, y nuevamente entre 2011 y 2012, el Observatorio WASP-Sur detectó tránsitos periódicos, o caídas de luz, de WASP-193, una estrella brillante y cercana similar al Sol ubicada a 1.232 años luz de la Tierra. . Los astrónomos determinaron que las caídas periódicas en el brillo de la estrella eran consistentes con un planeta que orbitaba la estrella y bloqueaba su luz cada 6,25 días. Los científicos midieron la cantidad total de luz que el planeta bloqueaba en cada tránsito, lo que les dio una estimación del tamaño del planeta gigante, aproximadamente del tamaño de un superJúpiter.

A continuación, los astrónomos buscaron determinar la masa del planeta, una medida que luego revelaría su densidad y quizás también pistas sobre su composición. Para obtener una estimación de la masa, los astrónomos suelen utilizar la velocidad radial, una técnica mediante la cual los científicos analizan el espectro de la estrella, o diferentes longitudes de onda de luz, a medida que el planeta orbita la estrella. El espectro de una estrella puede cambiar de maneras específicas dependiendo de lo que atrae a la estrella, como el planeta que orbita. Cuanto más masivo es un planeta y cuanto más cerca está de su estrella, más cambia su espectro, una distorsión que puede dar a los científicos una idea de la masa del planeta.

Para WASP-193 b, los astrónomos obtuvieron espectros adicionales de alta resolución de la estrella tomados por varios telescopios terrestres e intentaron utilizar la velocidad radial para calcular la masa del planeta. Pero siguió apareciendo vacío, precisamente porque resultó que el planeta era demasiado ligero para ser detectado en su estrella.

«Los planetas grandes suelen ser muy fáciles de detectar, porque suelen ser masivos y ejercen un gran impacto sobre su estrella», explica De Wit. «Pero lo difícil de este planeta fue que, aunque era enorme, su masa y densidad eran tan bajas que era muy difícil detectarlo utilizando sólo la técnica de la velocidad radial. Fue un desarrollo interesante».

«[WASP-193b] «Es tan leve que se necesitaron cuatro años para recopilar datos y demostrar que había una señal masiva, pero en realidad es muy pequeña», dice Barqawi.

“Al principio obtuvimos densidades muy bajas y al principio era muy difícil de creer”, añade Buzuelos. «Repetimos el proceso de analizar todos los datos varias veces para asegurarnos de que ésta fuera la verdadera densidad del planeta porque era muy rara».

Un mundo inflado

Al final, el equipo confirmó que el planeta era realmente muy ligero. Calcularon que su masa era aproximadamente 0,14 la de Júpiter. Su densidad, derivada de su masa, era de aproximadamente 0,059 gramos por centímetro cúbico. En cambio, el peso de Júpiter es de unos 1,33 gramos por centímetro cúbico; La Tierra es 5,51 gramos por centímetro cúbico más grande. Quizás la sustancia más cercana en densidad al nuevo planeta hinchado sea el algodón de azúcar, que tiene una densidad de aproximadamente 0,05 gramos por centímetro cúbico.

«El planeta es tan ligero que es difícil pensar en materia sólida comparable», afirma Barqawi. «La razón por la que está cerca del algodón de azúcar es porque ambos están compuestos principalmente de gases ligeros en lugar de sólidos. El planeta es básicamente muy delgado».

Los investigadores sospechan que el nuevo planeta está compuesto principalmente de hidrógeno y helio, como la mayoría de los demás gigantes gaseosos de la galaxia. Para WASP-193b, estos gases probablemente formen una atmósfera extremadamente hinchada que se extiende decenas de miles de kilómetros más allá de la atmósfera de Júpiter. Cómo un planeta pudo hincharse hasta tal punto y aún mantener una densidad de luz tan extrema es una pregunta que ninguna teoría existente sobre la formación planetaria puede responder todavía.

Para obtener una mejor imagen del nuevo mundo delgado, el equipo planea utilizar una técnica D-Wit previamente desarrollada para derivar primero ciertas propiedades de la atmósfera del planeta, como su temperatura, composición y presión a diferentes profundidades. Estas propiedades luego se pueden utilizar para calcular con precisión la masa del planeta. Por ahora, el equipo ve a WASP-193b como un candidato ideal para estudios de seguimiento por parte de observatorios como WASP-193b. Telescopio espacial James Webb.

«Cuanto más grande es la atmósfera de un planeta, más luz puede atravesarla», afirma de Wit. «Así que este planeta es claramente uno de los mejores objetivos que tenemos para estudiar los efectos atmosféricos. Servirá como Piedra Rosetta para intentar resolver el misterio de los Júpiter abultados».

Referencia: “Una atmósfera extendida de baja densidad alrededor del planeta WASP-193 b del tamaño de Júpiter” por Khaled Al-Barqawi, Francisco J. Bozuelos, Coyle Hillier, Barry Smalley, Louise D. Nielsen, Prajwal Niraula, Michael Gillon, Julian de Wit, Simon Müller, Caroline Dorn, Ravit Held, Emmanuel Jehin, Brice Olivier Demaure, Valérie van Grootel, Abderrahmane Sepkew, Mourad Ghashoui, David. Anderson, Zuhair Ben Khaldoun, François Bouchy, Artem Bordanov, Laetitia Delris, Elsa Ducrot, Leonel García, Abdelhadi Al Jabri, Monica Lindell, Pierre F. L. Maxted, Catriona A. Murray, Peter Bellman Pedersen, Didier Kilo, Daniel Sebastian, Oliver Turner, Stefan Audry, Mathilde Timmermans, Amaury H. M. G. Triode y Richard G. West, 14 de mayo de 2024. astronomía de la naturaleza.
DOI: 10.1038/s41550-024-02259-y

Esta investigación fue financiada, en parte, por la Asociación Universitaria y el Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas del Reino Unido para WASP; Consejo Europeo de Investigación; Unión Valonia-Bruselas; y la Fundación Heising-Simons, Colin y Leslie Masson, y Peter A. Gilman, que apoyan a Artemis y otros telescopios SPECULOOS.