Descubren dos planetas 'super puff' más livianos que el algodón de azúcar

Un equipo internacional de astrónomos, liderado por la Universidad de Oxford, identificó dos de los planetas gigantes más esponjosos jamás descubiertos, con densidades tan bajas que son menos densos que el algodón de azúcar. Esta pareja de planetas "super puff" fue hallada gracias a la colaboración con la Université Côte d'Azur/Observatoire de la Côte d'Azur y la Universidad de Birmingham. Los hallazgos se publicaron en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Los planetas confirmados, TOI-791 b y TOI-791 c, orbitan una estrella enana de tipo F7, ubicada a aproximadamente 1.110 años luz de la Tierra en la constelación del sur Volans. Aunque cada uno tiene un tamaño similar al de Júpiter, ambos son notablemente ligeros para su tamaño.

TOI-791 b tiene una densidad de solo 0.038 gramos por centímetro cúbico, mientras que TOI-791 c presenta 0.047 gramos por centímetro cúbico. En comparación, Júpiter tiene una densidad promedio de 1.33 gramos por centímetro cúbico, lo que lo hace de 28 a 35 veces más denso que estos mundos recién descubiertos.

La comparación se torna aún más sorprendente al medirla contra el algodón de azúcar, que tiene una densidad típica de aproximadamente 0.05 gramos por centímetro cúbico. La Tierra, en cambio, tiene una densidad mucho mayor, promediando 5.5 gramos por centímetro cúbico.

Un par de planetas en un baile gravitacional

Los científicos creen que los dos planetas se formaron juntos a partir del mismo disco de gas y polvo que rodeaba a su estrella joven, convirtiéndolos en "hermanos" planetarios.

Además, están vinculados por un inusual arreglo orbital llamado resonancia de movimiento medio 5:3. Por cada cinco órbitas completadas por el planeta interior, el planeta exterior finaliza casi exactamente tres. A medida que giran alrededor de su estrella, su gravedad se atrae mutuamente, generando cambios pequeños pero medibles en el tiempo de tránsito de cada planeta.

Solo cuatro sistemas planetarios son conocidos por contener múltiples planetas super puff, lo que convierte a TOI-791 en una oportunidad excepcional para investigar cómo estos mundos inusuales se originan y evolucionan.

La autora principal, Dr. George Dransfield, del Departamento de Física de la Universidad de Oxford, expresó: "Solo se conoce un puñado de estos planetas super puff, y es aún más raro encontrar dos en el mismo sistema. Sus densidades extremadamente bajas los convierten en objetivos fascinantes para entender cómo se forman y evolucionan los sistemas planetarios".

Los científicos ciudadanos ayudaron a encontrar los planetas

Los voluntarios que participaron en el proyecto de ciencia ciudadana Planet Hunters TESS señalaron por primera vez a TOI-791 b en 2019 y a TOI-791 c en 2023 como posibles planetas. Este proyecto busca en las observaciones recopiladas por el Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de NASA señales de mundos previamente desconocidos.

Los investigadores combinaron luego las mediciones de telescopios de todo el mundo para determinar los tamaños y masas de los planetas, lo que les permitió calcular sus densidades excepcionalmente bajas.

Cuando un planeta cruza frente a su estrella durante un "tránsito", bloquea una pequeña cantidad de luz estelar. Esa disminución en el brillo revela el tamaño del planeta. En el sistema TOI-791, los astrónomos también detectaron pequeños cambios en el tiempo de los tránsitos causados por las interacciones gravitacionales entre los planetas. Analizar esas variaciones temporales permitió al equipo estimar la masa de cada planeta.

Antártida jugó un papel clave

El descubrimiento se basó en ocho años de observaciones, incluyendo datos del telescopio ASTEP (Antarctic Search for Transiting ExoPlanets) en la Estación Concordia en Antártida. Este telescopio es operado conjuntamente por investigadores de la Université Côte d'Azur/Observatoire de la Côte d'Azur y colaboradores internacionales.

Las largas noches invernales de la Antártida brindaron a los astrónomos una ventaja significativa. Meses de oscuridad ininterrumpida hicieron posible observar los inusuales tránsitos prolongados de los planetas, cada uno durando más de 11 horas, sin interrupción. Según los investigadores, estos son los tránsitos planetarios continuos más largos jamás observados desde la Tierra.

¿Cómo se forman los planetas super puff?

Los científicos aún intentan entender cómo se desarrollan los planetas super puff.

Una de las explicaciones más aceptadas es que estos mundos poseen enormes atmósferas ricas en hidrógeno y helio que representan una gran parte de su masa total. Los investigadores piensan que estos gruesos envoltorios gaseosos pueden haberse formado cuando los planetas estaban mucho más lejos de su estrella, en regiones más frías del disco protoplanetario donde el gas podría acumularse rápidamente alrededor de un núcleo planetario sólido.

Se planean futuras observaciones para entender mejor los orígenes de estos planetas inusuales y probar teorías en competencia.

El profesor Amaury Triaud de la Universidad de Birmingham, investigador principal del ASTEP y coautor del estudio, comentó: "Este sistema ofrece un laboratorio único para entender cómo se forman y evolucionan los planetas super puff. Proponemos realizar observaciones basadas en el espacio utilizando el James Webb Space Telescope para evaluar si la atmósfera esponjosa contiene especies que portan carbono, nitrógeno y oxígeno, revelando nuevas ideas sobre cómo se formaron estos planetas inusuales".

El profesor Tristan Guillot de la Université Côte d'Azur, investigador principal del ASTEP y coautor del estudio, agregó: "Estos sistemas multi-planetarios son complejos, con interacciones gravitacionales entre los planetas que evolucionan durante períodos muy largos, de décadas o más. Este descubrimiento resalta la importancia de la colaboración internacional continua en astronomía. Reunir observaciones de la Antártida, telescopios espaciales y observatorios de varios continentes fue esencial para revelar la verdadera naturaleza de estos extraordinarios planetas".

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