TESS de la NASA descubre estrellas con un origen común que albergan exoplanetas “adolescentes”

Una colaboración internacional de astrónomos ha identificado cuatro exoplanetas, que orbitan un par de estrellas jóvenes llamadas TOI 2076 y TOI 1807, gracias a TESS de la NASA.

Estos planetas pueden proporcionar datos de una etapa poco entendida de la evolución planetaria.

“Los planetas en ambos sistemas se encuentran en una fase de transición, o adolescencia, de su ciclo de vida”, dijo Christina Hedges, astrónoma del Bay Area Environmental Research Institute en Moffett Field y del Ames Research Center de la NASA en Silicon Valley, ambos en California. “No son recién nacidos, pero tampoco se han estabilizado. Aprender más sobre los planetas en esta etapa de la adolescencia nos ayudará en última instancia a comprender los planetas más antiguos en otros sistemas”.

Un artículo que describe los hallazgos, dirigido por Hedges, fue publicado en The Astronomical Journal.

Los hermanos estelares a más de 130 años luz de distancia albergan dos sistemas de planetas adolescentes. En el vídeo se muestra cómo el Satélite de reconocimiento de exoplanetas en tránsito de la NASA descubrió estos mundos jóvenes y lo que podrían aportar a nuestro conocimiento sobre la evolución de los sistemas planetarios, incluido el nuestro.
Créditos: Goddard Space Flight Center de la NASA/Chris Smith (KBRwyle).

TOI 2076 y TOI 1807 residen a más de 130 años luz de distancia con unos 30 años luz de separación entre ellos, lo que coloca a las estrellas en las constelaciones del norte de Boötes y Canes Venatici, respectivamente. Ambas son estrellas de tipo K, estrellas enanas más anaranjadas que nuestro Sol, y tienen alrededor de 200 millones de años, o menos del 5% de la edad del Sol. En 2017, utilizando datos del satélite Gaia de la ESA (la Agencia Espacial Europea), los científicos demostraron que estas estrellas viajan por el espacio en la misma dirección.

Los astrónomos piensan que las estrellas están demasiado separadas para orbitar entre sí, pero su movimiento compartido sugiere que están relacionadas de alguna manera, nacidas de la misma nube de gas.

Tanto TOI 2076 como TOI 1807 experimentan llamaradas estelares que son mucho más energéticas y ocurren con mucha más frecuencia que las producidas por nuestro propio Sol.

“Estas estrellas producen quizás 10 veces más luz ultravioleta de la que producirán cuando alcancen la edad del Sol”, dijo el coautor George Zhou, astrofísico de la Universidad del Sur de Queensland en Australia. “Dado que el Sol pudo haber estado igualmente activo en un momento dado, estos dos sistemas podrían proporcionarnos una ventana a las primeras condiciones del sistema solar”.

TESS monitorea grandes franjas del cielo simultáneamente durante casi un mes. Esta larga observación permite al satélite encontrar exoplanetas midiendo pequeñas caídas en el brillo de la estrella anfitriona cuando un planeta cruza frente a ella o transita por ella.

Alex Hughes detectó un tránsito en los datos de TESS (de TOI 2076) mientras trabajaba en un proyecto de pregrado en la Universidad de Loughborough en Inglaterra, que comunicó a los astrónomos. Posteriormente se graduó con una licenciatura en física.

 El equipo de Hedges descubrió tres mini-Neptunos, planetas con diámetros entre el de la Tierra y Neptuno, orbitando a la estrella. El planeta más interno TOI 2076 b tiene aproximadamente tres veces el tamaño de la Tierra y gira alrededor de su estrella cada 10 días. Los planetas exteriores TOI 2076 c y TOI 2076 d, son poco más de cuatro veces más grandes que la Tierra, con órbitas que superan los 17 días.

TOI 1807 alberga solo un planeta conocido, TOI 1807 b, que tiene aproximadamente el doble del tamaño de la Tierra y orbita la estrella en solo 13 horas. Los exoplanetas con órbitas tan cortas son raros. TOI 1807 b es el ejemplo más reciente descubierto hasta ahora de uno de los denominados planetas de período ultracorto.

Los científicos están trabajando actualmente para medir las masas de los planetas, pero la interferencia de las estrellas jóvenes hiperactivas lo pone difícil.

Según los modelos teóricos, en una fase inicial, los planetas tienen atmósferas gruesas provenientes de su formación a partir de discos de gas y polvo alrededor de estrellas recién nacidas. En algunos casos, los planetas pierden sus atmósferas iniciales debido a la radiación estelar, dejando tras ellas núcleos rocosos. Algunos de esos planetas continúan desarrollando atmósferas secundarias a través de procesos planetarios como la actividad volcánica.

Las edades de los sistemas TOI 2076 y TOI 1807 sugieren que sus planetas pueden estar en algún lugar en medio de esta evolución atmosférica. TOI 2076 b recibe 400 veces más luz ultravioleta de su estrella que la Tierra del Sol, y TOI 1807 b recibe alrededor de 22.000 veces más.

Si los científicos pueden descubrir las masas de los planetas, la información podría ayudarlos a determinar si misiones como el Hubble de la NASA y el próximo telescopio espacial James Webb podrán estudiar las atmósferas de los planetas, si es que las tienen.

El equipo está particularmente interesado en TOI 1807 b porque es un planeta de período ultracorto. Los modelos teóricos sugieren que debería ser difícil que los planetas se formen tan cerca de sus estrellas, pero pueden formarse más lejos y luego migrar hacia adentro. Debido a que habría tenido que formarse y migrar en solo 200 millones de años, TOI 1807 b ayudará a los científicos a comprender mejor los ciclos de vida de este tipo de planetas. Si no tiene una atmósfera muy densa y su masa es principalmente de roca, la proximidad a su estrella podría significar que su superficie está cubierta de océanos o lagos de lava fundida.

“Muchos objetos que estudiamos en astronomía evolucionan en escalas de tiempo tan largas que un ser humano no puede ver los cambios de un mes a otro o de un año a otro”, dijo el coautor Trevor David, investigador del Center for Computational Astrophysics del Instituto Flatiron en Nueva York. “Si quieres ver cómo evolucionan los planetas, tu mejor opción es encontrar muchos planetas de diferentes edades y luego investigar en qué se diferencian. El descubrimiento de TESS de los sistemas TOI 2076 y TOI 1807 avanza nuestra comprensión de la etapa de adolescencia en exoplanetas”.

TESS es una misión del Explorador de Astrofísica de la NASA dirigida y operada por el MIT en Cambridge, Massachusetts, y administrada por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. Los cooperadores adicionales incluyen Northrop Grumman, con sede en Falls Church, Virginia; El Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley de California; el Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian en Cambridge, Massachusetts; El Laboratorio Lincoln del MIT; y el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore. Más de una docena de universidades, institutos de investigación y observatorios de todo el mundo participan en la misión.

Edición: R. Castro.