Descubren un nuevo sistema planetario

Se encuentra a 117 años luz del Sistema Solar y está compuesto por un planeta de tipo Súper-Tierra y uno de tipo Sub-Neptuno. Ambos orbitan la estrella enana roja TOI-1266, cuyo diámetro y masa son prácticamente un 50% menores que los del Sol. El hallazgo es resultado del trabajo de un equipo internacional de astrónomos en el que participaron una investigadora y un investigador del Observatorio Astronómico de Córdoba.

El descubrimiento fue realizado en el marco de un proyecto de cooperación internacional denominado “Search And characterIsatioN of Transiting EXoplanets” (SAINT-EX), en el que participaron los doctores Romina Petrucci y Emiliano Jofré, ambos investigadores de CONICET en el Observatorio Astronómico de Córdoba, dependiente de la Universidad Nacional de Córdoba.

El trabajo de investigación se llevó adelante utilizando la técnica de tránsito, que consiste en medir de manera continua el brillo de la estrella. Si uno o más planetas se encuentran orbitándola, eventualmente se interpondrán entre ella y la Tierra. Y cuando esto ocurre, bloquean parte de la luz y disminuye el brillo del disco estelar. Esa reducción de la luminosidad es lo que se conoce como “tránsito” y a partir de su intensidad es posible inferir el radio relativo de los planetas.

“El hallazgo es importante por dos motivos. Primero porque los tamaños de los planetas descubiertos en este sistema permiten poner a prueba algunas de las teorías sugeridas sobre la formación de planetas pequeños; y segundo porque constituye el primer resultado científico del telescopio SAINT-EX”, explica Petrucci.

El sistema TOI-1266

La secuencia de eventos que finalizó con el hallazgo comenzó a fines de 2019, cuando la oficina científica de la misión espacial “Transiting Exoplanet Survey Satellite” (TESS) emitió dos alertas sobre dos posibles candidatos a planetas alrededor de la estrella enana roja TOI-1266.

La misión TESS tiene como propósito buscar señales de tránsitos producidas por planetas pequeños alrededor de las estrellas más brillantes del cielo. Sin embargo, la resolución espacial del satélite no es lo suficientemente precisa para confirmar si las señales encontradas provienen de planetas o estrellas. Por ese motivo, se vuelve imprescindible el monitoreo y seguimiento desde Tierra de los objetos candidatos.

A comienzos de 2020, el telescopio SAINT-EX observó un tránsito completo y uno parcial de los posibles candidatos planetarios alrededor de la estrella.

Estas observaciones, en combinación con datos fotométricos de otros telescopios en Tierra, datos espectroscópicos e imágenes de alta resolución permitieron confirmar la naturaleza planetaria de ambos cuerpos y comprobar que, efectivamente, se encuentran orbitando la enana roja TOI-1266.

De los planetas descubiertos, el que se encuentra más cercano a la estrella se denomina TOI-1266b y es un Sub –Neptuno: posee casi 2,5 veces el diámetro de la Tierra, un tamaño de 13 masas terrestres y realiza una vuelta completa alrededor de la estrella cada 11 días aproximadamente. El otro, conocido como TOI-1266c, es una Súper-Tierra que se encuentra más alejada de la estrella. Tiene un tamaño de 2,2 masas terrestres, su diámetro es 1,6 veces el de la Tierra y demora alrededor de 19 días en dar una vuelta completa a la estrella.

“Además de participar en el análisis y discusión de los resultados, mi trabajo específico consistió en el planeamiento de las observaciones donde se genera –cada noche y de manera automática– una serie de archivos en un formato específico, que contienen información sobre las estrellas que queremos observar”, apunta la investigadora.

Estos archivos son leídos por una computadora conectada al telescopio, que lleva a cabo la observación de manera robótica y casi completamente autónoma. “Mi contribución fue desarrollar el código que prepara los archivos con la información de la estrella para ser leída luego por la computadora conectada al telescopio. Emiliano Jofré, en tanto, llevó adelante parte de la caracterización estelar de la TOI-1266, con datos espectroscópicos de alta resolución”, completa Petrucci.

Distintas teorías sobre la formación de los exoplanetas

Uno de los resultados más importantes del descubrimiento está relacionado con el mecanismo que habría formado a los planetas TOI-1266b y TOI-1266c, según apunta Petrucci.

Investigaciones recientes demuestran que la mayoría de los planetas pequeños parecen agruparse en dos poblaciones bien diferenciadas: la de los planetas de tipo Súper-Tierra, con núcleos puramente rocosos, y la de los planetas de tipo Sub-Neptuno, que estarían formados por un núcleo rocoso y una envoltura gaseosa. Se conocen muy pocos planetas con tamaños intermedios entre los de estas dos poblaciones.

En la actualidad, existen diversas teorías que explican la formación de los objetos pertenecientes a estos grupos, pero ninguna ha sido adoptada como definitiva. Una de ellas señala que el ambiente donde se forman los planetas determina la población a la pertenecerán. Es decir, si se forman en discos ricos en gas, se obtendrán Sub-Neptunos, mientras que si los discos contienen poco gas, se formarán principalmente Súper-Tierras.

Otra teoría indica que ambas poblaciones son consecuencia de la evolución del sistema. En este caso, mecanismos externos tales como la radiación UV de la estrella o el calor del núcleo planetario, “inflarían” el planeta ocasionando la pérdida de su atmósfera. Bajo esta suposición, se esperaría que los Sub-Neptunos se conviertan en Súper-Tierras con el paso del tiempo.

Dado que el sistema descubierto está compuesto por una Súper-Tierra y un Sub-Neptuno, se trata de un laboratorio ideal para evaluar los mecanismos de formación propuestos.

En ese sentido, los autores del trabajo ya comenzaron a verificar la segunda teoría de formación planetaria utilizando simulaciones termodinámicas de la evolución de planetas de una estrella de masa similar. Así lograron reproducir –con idénticos tamaños y períodos orbitales alrededor de la estrella– los dos planetas observados empíricamente.

“Además de dar soporte a la teoría de formación de los planetas de tipo Súper-Tierra y Sub-Neptuno a través del mecanismo de foto-evaporación, este tipo de trabajos remarcan la importancia de la detección y el estudio de sistemas con planetas de radios disímiles, para entender su historia evolutiva”, completa Petrucci.

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Figura «Comparacion_planetasTOI1266». Caption: Comparación directa entre los tamaños de los planetas b y c del sistema TOI-1266 y los planetas del sistema solar que caen dentro de la distancia entre la Tierra y el Sol. Crédito: Instituto de Astronomía, UNAM/Juan Carlos Yustis.

Figura «Comparacion_SistemaSolar_TOI1266». Caption: Comparación entre el tamaño del sistema TOI-1266 y la zona interior del sistema solar a una escala de una unidad astronómica, es decir la distancia entre la Tierra y el Sol. Crédito: Instituto de Astronomía, UNAM/Juan Carlos Yustis.

Imagen «Saintex_atardecer». Caption: Telescopio Saintex. Crédito: Instituto de Astronomía, UNAM/Edgar Cadena.