Agencias/Ciudad de México.- Un recién descubierto sistema multiplanetario alrededor de una estrella similar al Sol incluye un planeta de período ultracorto con una de las densidades más altas jamás medidas.
Los hallazgos, publicados en Scientific Reports, arrojan nueva luz sobre la formación y evolución de los planetas en entornos extremos, según sus descubridores.
El sistema recién descubierto, llamado K2-360, se encuentra aproximadamente a 750 años luz de la Tierra. Consiste en dos planetas que orbitan una estrella similar a nuestro Sol:
- K2-360 b: Una super-Tierra de período ultracorto (planeta rocoso más grande que la Tierra pero más pequeño que Neptuno) aproximadamente 1,6 veces el tamaño de la Tierra, que orbita su estrella cada 21 horas. Con una masa 7.7 veces mayor que la de la Tierra, es el planeta de su tipo mejor caracterizado y denso descubierto hasta la fecha.
- K2-360 c: Un planeta exterior más grande al menos 15 veces más masivo que la Tierra, que orbita cada 9.8 días. Este planeta no transita por su estrella, por lo que se desconoce su tamaño exacto.
El descubrimiento fue posible gracias a la misión K2 de la NASA, que detectó por primera vez el planeta interior transitando frente a su estrella en 2016. Las observaciones de seguimiento con telescopios terrestres, incluidos los espectrógrafos HARPS y HARPS-N, confirmaron la naturaleza del planeta y revelaron la presencia del compañero exterior.
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La densidad extrema de K2-360 b sugiere que puede ser el núcleo despojado de un planeta que alguna vez fue más grande, que perdió sus capas externas debido a la intensa radiación de su estrella anfitriona cercana.
“Este planeta nos permite vislumbrar el posible destino de algunos mundos cercanos, donde sólo quedan los núcleos densos y rocosos después de miles de millones de años de evolución”, explica el coautor Davide Gandolfi de la Universidad de Turín.
El planeta exterior, K2-360 c, añade otra capa de intriga al sistema. Aunque no transita por su estrella, su atracción gravitatoria sobre la estrella anfitriona permitió a los investigadores medir su masa mínima. Las simulaciones por ordenador sugieren que puede haber desempeñado un papel crucial en la formación y evolución del sistema.
“K2-360 b es realmente notable: es tan denso como el plomo, y concentra casi 8 masas terrestres en una bola apenas más grande que nuestro planeta”, afirma en un comunicado John Livingston, autor principal del estudio del Centro de Astrobiología de Tokio (Japón). “Esto lo convierte en el planeta más denso conocido entre la clase de planetas de ‘período ultracorto’ [con parámetros precisos], que orbitan sus estrellas en menos de un día”.
Si bien se cree que muchos planetas cercanos han migrado hacia el interior a través de interacciones con su disco de gas natal, es probable que K2-360 b haya seguido un camino diferente.
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El análisis del equipo sugiere que K2-360 b tiene una composición rocosa rica en hierro más similar a la de la Tierra que a la de Mercurio. Utilizando modelos basados en las abundancias químicas observadas de la estrella anfitriona, los investigadores estiman que K2-360 b probablemente tiene un gran núcleo de hierro que constituye aproximadamente el 48% de su masa. Esto lo coloca más cerca de ser una “supertierra” que de un “supermercurio”, a pesar de su densidad extrema.
“Nuestros modelos de estructura interior indican que K2-360 b probablemente tiene un núcleo de hierro sustancial rodeado por un manto rocoso”, explica el coautor Mahesh Herath, candidato a doctorado en la Universidad McGill. “Su superficie puede estar cubierta de magma debido al intenso calor que recibe de su estrella. Entender planetas como este nos ayuda a reconstruir cómo se forman y evolucionan los planetas terrestres en diferentes condiciones a lo largo de la galaxia”.
El descubrimiento del sistema K2-360 proporciona información valiosa sobre las arquitecturas de los sistemas planetarios y los procesos que las conforman. Los planetas de período ultracorto como K2-360 b son relativamente raros, y encontrar uno con un compañero exterior masivo ayuda a limitar las teorías sobre su formación.
“K2-360 es un excelente laboratorio para estudiar cómo se forman y evolucionan los planetas en entornos extremos”, concluye Livingston.
En conclusión, sus intensas observaciones y análisis de seguimiento confirman y caracterizan al planeta USP en tránsito K2-360 b. Nuestra fotometría de tránsito asocia inequívocamente la señal con la estrella objetivo K2-360, descartando fuentes cercanas. Las imágenes de alta resolución establecen límites superiores estrictos para los compañeros estelares cercanos. Las observaciones de RV de varios años producen mediciones precisas de la masa de K2-360 b y revelan un planeta exterior no en tránsito (K2-360 c) en una órbita ligeramente excéntrica, con restricciones estrictas en su masa mínima.
“Nuestros modelos dinámicos indican que K2-360 c podría haber empujado al planeta interior a su actual órbita estrecha a través de un proceso llamado migración de alta excentricidad“, dice el coautor Alessandro Trani del Instituto Niels Bohr.
“Esto implica interacciones gravitacionales que primero hacen que la órbita del planeta interior sea muy elíptica, antes de que las fuerzas de marea la hagan circular gradualmente cerca de la estrella. Alternativamente, la circularización de las mareas podría haber sido inducida por la inclinación del eje de giro del planeta”.
Los espectros de alta resolución proporcionan una caracterización mejorada de la estrella anfitriona, complementada con simulaciones dinámicas detalladas y modelado de la estructura interior. K2-360 b emerge como uno de los planetas más densos conocidos, notable incluso entre la población típicamente densa de USP. La masa mínima de K2-360 c sugiere un tamaño y densidad probablemente neptunianos, y nuestras simulaciones indican su papel potencial en la inducción de la migración hacia el interior de K2-360 b a través de una migración de marea de alta excentricidad. Sus hallazgos sugieren que sistemas como K2-360 b pueden representar un escenario típico para sistemas USP de tránsito único, donde los compañeros externos invisibles a menudo se pasan por alto debido a menores probabilidades de tránsito geométrico y semi-amplitudes RV.
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