Los Exoplanetas Más Jóvenes: Descubriendo los Orígenes y la Evolución de los Mundos Cósmicos

El 20 de noviembre de 2024, investigadores de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill publicaron un artículo revelador en la prestigiosa revista Nature. Dicho estudio detallaba el descubrimiento de uno de los exoplanetas en tránsito más jóvenes conocidos hasta la fecha. Designado como IRAS 04125+2902, pero más convenientemente llamado TIDYE-1b, este astro tiene apenas 3 millones de años, lo que en la línea de tiempo de la vida planetaria lo sitúa como un auténtico “bebé” astronómico.

Los exoplanetas son todos aquellos planetas que existen fuera de nuestro Sistema Solar. El término “en tránsito” simplemente se refiere a un planeta que pasa entre la estrella que orbita y un observador. Dependiendo de diversas características, incluyendo su edad, estos cuerpos celestes pueden proporcionar conocimientos clave sobre el ciclo de vida de los cuerpos planetarios que orbitan estrellas en el universo, incluso el nuestro. La Tierra, por ejemplo, tardó entre 10 y 20 millones de años en formarse, lo que hace que la emergencia de TIDYE-1b en solo 3 millones de años sea una rareza científica. Este descubrimiento podría cambiar por completo lo que sabemos sobre la velocidad y las etapas de la formación planetaria.

Como Madyson Barber, autora principal del estudio e integrante del Departamento de Física y Astronomía de UNC-Chapel Hill, explicó en un comunicado a la universidad: “La astronomía nos ayuda a explorar nuestro lugar en el Universo, de dónde venimos y hacia dónde podríamos ir. Descubrir planetas como este nos permite retroceder en el tiempo, obteniendo una visión de la formación planetaria mientras ocurre”. Para llevar a cabo su trabajo, los autores del estudio utilizaron datos y otros recursos proporcionados por el Programa de Computación de Alto Rendimiento de la NASA, a través del Centro de Investigación Ames en Silicon Valley, California. Dada la búsqueda continua de nuevos exoplanetas por parte de la NASA y otras organizaciones, es el momento de profundizar en algunos de los planetas más jóvenes que hemos descubierto y lo que significan para nuestra comprensión del cosmos.

K2-33b: Un veloz gigante del tamaño de Neptuno

Descubierto en 2016 utilizando datos del Telescopio Espacial Kepler de la NASA y el Observatorio W.M. Keck en Hawái, K2-33b es un planeta similar a Neptuno que orbita una estrella a aproximadamente 450 años luz de la Tierra. Con solo entre 5 y 10 millones de años, es uno de los exoplanetas más jóvenes jamás descubiertos. A pesar de tener una masa casi cuatro veces la de Júpiter, K2-33b se mueve alrededor de su estrella de tipo M, K2-33, a un ritmo vertiginoso, orbitando el cuerpo estelar una vez cada 5.4 días.

K2-33b fue detectado inicialmente por K2, el nombre que los científicos le dieron al Telescopio Espacial Kepler después de que fallas técnicas le hicieran perder su capacidad de apuntar en la dirección deseada por los investigadores. Al detectar el oscurecimiento periódico de la luz de K2-33, los científicos comprendieron que podría haber un planeta en órbita que se movía regularmente frente a la estrella, ocultando su luz. Las observaciones del Observatorio Keck ayudaron a confirmar la sorprendentemente temprana edad del planeta.

Una de las peculiaridades de K2-33b es lo cerca que está de su estrella, aproximadamente 10 veces más cerca de K2-33 de lo que Mercurio está del Sol. El resultado es que el planeta es astronómicamente caliente. Se ha teorizado que los planetas previamente estudiados con órbitas tan apretadas tardan cientos de millones de años en llegar tan cerca de la estrella de su sistema, lo que hace que la juventud de K2-33b sea aún más inusual. Como resultado, los científicos han comenzado a dar más crédito a la idea de que, en lugar de formarse a una distancia mayor y luego migrar a una órbita cercana, la aparición de K2-33b ocurrió justo donde se encuentra hoy. Si esto fuera cierto, podría significar una alteración en cómo buscamos exoplanetas en la galaxia.

PDS 70b: Un gigante gaseoso aún en formación

PDS 70b, descubierto en 2018, es un hallazgo fascinante que ha avanzado nuestra comprensión de la formación planetaria. Orbitando la joven estrella enana naranja PDS 70, este gigante gaseoso se encuentra a unos 370 años luz de la Tierra, en la constelación de Centauro, y contiene la masa de varios Júpiter. Lo más interesante de este exoplaneta es que los científicos lo descubrieron mientras aún se estaba formando. Dado que su estrella tiene solo unos 5.4 millones de años, es probable que PDS 70b tenga una edad similar, y se cree que está en la fase final de un proceso de formación que ha durado unos 5 millones de años.

La estrella del exoplaneta está rodeada por un disco de gas y polvo de aproximadamente 130 unidades astronómicas (UA) de ancho. Una UA es una unidad estándar de medida astronómica equivalente a unos 150 millones de kilómetros, la distancia promedio de la Tierra al Sol. Los científicos fueron alertados de la existencia de PDS 70b por el hecho de que este disco presenta una gran brecha, una señal de que un planeta está atrayendo material a su propio disco de formación a través de la gravedad. Fascinantemente, los investigadores creen que las fuerzas magnéticas del disco alrededor del planeta están ayudando a guiar el material a su superficie a medida que acumula masa lentamente.

En un raro éxito fotográfico, una investigación posterior del planeta permitió a los astrónomos obtener una imagen del sistema PDS 70. En ella, el planeta es visible en el borde interior del anillo estelar de gas y polvo. El descubrimiento presenta a los investigadores una oportunidad única para probar modelos de cómo se forman los planetas.

V830 Tauri b: Un Júpiter caliente y controvertido

Descubierto en 2016, V830 Tauri b fue inicialmente aclamado como uno de los exoplanetas más jóvenes jamás identificados, con una edad estimada de alrededor de 2 millones de años. Se informó que este “Júpiter caliente” orbitaba su estrella anfitriona, V830 Tauri, a una distancia de 0.057 UA y completaba una órbita en menos de 5 días. Al igual que otros exoplanetas jóvenes, su descubrimiento significaba una oportunidad para que los científicos estudiaran planetas en su infancia, y la proximidad del planeta a su estrella anfitriona, igualmente joven y magnéticamente activa, permitió a los astrónomos desafiar las teorías tradicionales sobre cómo se forman tales planetas.

Sin embargo, la existencia de V830 Tauri b está ahora sumida en la controversia. Observaciones de seguimiento utilizando el espectrógrafo HARPS-N, un instrumento avanzado de velocidad radial empleado por el Observatorio Europeo del Sur, y similar a un instrumento en un telescopio en Chile, no pudieron confirmar la presencia del planeta. La velocidad radial es un método que evalúa cambios minúsculos en la velocidad de una estrella y su planeta a medida que se mueven alrededor de un centro de masa común. Los investigadores sugieren que la intensa actividad magnética de la estrella del supuesto planeta podría producir señales que imitan las esperadas de V830 Tauri b. Este “ruido” estelar puede ser la fuente de un falso positivo, lo que ha generado dudas sobre la detección original.

El caso de V830 Tauri b resalta los desafíos en la detección de exoplanetas alrededor de estrellas jóvenes. Para el público en general, es un saludable recordatorio para apreciar el hecho de que nuestra civilización ha avanzado hasta un punto en el que podemos detectar cuerpos cosmológicos a distancias alucinantes.

LkCa 15b: El más joven de su tiempo

En 2011, los astrónomos Adam Kraus y Michael Ireland anunciaron el descubrimiento de LkCa 15b, un protoplaneta en formación alrededor de la joven estrella LkCa 15. Ubicado a 450 años luz de distancia en la constelación de Tauro, su descubrimiento se realizó con la ayuda del Observatorio Keck en Hawái. Utilizando la metodología de Óptica Adaptativa del observatorio, un proceso en el que los astrónomos pueden corregir las distorsiones en la atmósfera terrestre debido a partículas y gases, los científicos observaron lo que parecía ser un planeta coalesciendo dentro de una brecha en el disco protoplanetario de LkCa (muy similar al de PDS 70b y otros planetas detectados usando el mismo método).

Se estima que LkCa 15b tiene alrededor de 2 millones de años, lo que lo convierte en uno de los objetos planetarios más jóvenes jamás identificados. Se cree que es un gigante gaseoso joven, y el planeta parece orbitar una estrella de tipo K (aquellas un poco más frías que nuestro propio Sol que brillan en color naranja).

Lamentablemente, al igual que V830 Tauri b, estudios de seguimiento han puesto en tela de juicio la existencia de LkCa 15b. En 2019, investigadores publicaron un estudio en The Astrophysical Journal Letters afirmando que no hay “evidencia clara y directa” de exoplanetas orbitando LkCa 15. Sus autores afirman que la detección del planeta probablemente se deba a interacciones con el disco de material que rodea la estrella del sistema en lugar de un cuerpo protoplanetario distinto. Por ahora, el estado de LkCa 15b sigue siendo un misterio. No obstante, el estudio de estos mundos en formación continúa siendo una de las ramas más emocionantes de la astronomía moderna.