Un equipo científico internacional, en el que participa el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha descubierto un exoplaneta del tamaño de Neptuno extremadamente denso, lo que desafía las teorías convencionales sobre cómo se forman y evolucionan los planetas. Identificado gracias al satélite TESS de la NASA, su estudio ha sido posible gracias al espectrógrafo HARPS-N instalado en el Telescopio Nazionale Galileo (TNG) en el Observatorio del Roque de Los Muchachos (Garafía, La Palma). El estudio se publica en la revista Nature.
Se llama TOI-1853b y es sumamente peculiar: cada 30 horas completa una órbita alrededor de su estrella y, aunque tiene un radio comparable al de Neptuno (3,5 veces más grande que el de la Tierra), su masa es aproximadamente cuatro veces mayor (73 masas terrestres), lo que lo convierte en exoplaneta neptuniano de mayor densidad hasta la fecha, siendo el doble de la densidad de la Tierra.
TOI-1853b se encuentra a 545 años luz, en la constelación de Bootes, y ocupa una posición muy cercana a su estrella, una región denominada 'desierto neptuniano’ en la que no debería haber planetas del tamaño de Neptuno debido a la intensa irradiación estelar. "Basándonos en las teorías sobre la formación y evolución planetaria, no se esperaba que un planeta así pudiera existir tan cerca de su estrella", comenta Luca Naponiello, estudiante de doctorado de la Universidad de Roma Tor Vergata y primer autor del estudio.
Se desconoce su composición exacta. "Es un planeta con una densidad demasiado alta para ser un planeta clásico del tipo neptuniano y, en consecuencia, debe ser extremadamente rico en elementos pesados", añade Naponiello. El equipo de investigación explora dos posibilidades. Una de ellas sostiene que TOI-1853b podría ser mayoritariamente rocoso, rodeado por una tenue atmósfera gaseosa de hidrógeno y helio. Otra hipótesis sugiere que podría estar compuesto en parte por roca y en parte por hielo, por lo que, dada su elevada temperatura de aproximadamente 1200 grados centígrados, el exoplaneta podría albergar una atmósfera rica en vapor de agua.
Sin embargo, lo más desconcertante para el equipo científico es determinar su posible origen, ya que ninguno de los modelos teóricos de formación planetaria predice que pudiera existir un planeta con tales características. Se barajan dos posibles escenarios de formación. En uno de ellos, su procedencia podría estar relacionada con colisiones entre protoplanetas masivos, es decir, planetas que se están formando en el sistema planetario. Estos choques podrían haber eliminado gran parte de la atmósfera de TOI-1853b, dejando expuesto un núcleo sólido, lo que explicaría su gran densidad en relación a su moderado tamaño.
Como alternativa, TOI-1853b podría haber sido inicialmente un gigante gaseoso, similar a Júpiter o aún más masivo, y habría adoptado una órbita muy elíptica a medida que interactuaba gravitatoriamente con otros planetas. Esto le habría llevado a realizar tránsitos muy cercanos a su estrella, perdiendo las capas exteriores de su atmósfera, hasta estabilizar su órbita a la distancia actual.
“Por el momento no podemos distinguir cuál de los dos escenarios de formación es más plausible, aunque no debemos descartar que estudios teóricos posteriores, a partir de este descubrimiento, pueda conducir a nuevos modelos de formación de planetas neptunianos muy masivos”, señala Enric Pallé, investigador del IAC que participa ene el estudio.
TOI-1853b fue identificado inicialmente en 2020 como candidato planetario por el satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA, utilizando el método de tránsito, es decir, observando los oscurecimientos periódicos de su estrella causados por el paso del planeta. La confirmación de la naturaleza planetaria de TOI-1853b y la medición de su masa y densidad fue posible gracias a las observaciones espectroscópicas de velocidad radial obtenidas por el equipo con el espectrógrafo HARPS-N (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher for the Northern hemisferium) en el Telescopio Nazionale Galileo (TNG), que se encuentra en el Observatorio del Roque de los Muchachos (ORM), en la Palma.
Artículo: Naponiello, L. et al: “A super-massive Neptune-sized planet”, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06499-2
