CHEOPS, la nueva misión de exoplanetas de la Agencia Espacial Europea (ESA), en la que participa el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha observado un sistema planetario cercano que contiene uno de los planetas extrasolares más calientes y extremos conocidos hasta la fecha: WASP-189 b. El resultado, el primero de la misión, se publica en Astronomy & Astrophysics.

Lanzado en diciembre de 2019, el satélite caracterizador de exoplanetas CHEOPS está diseñado para observar estrellas cercanas conocidas por albergar planetas. Al medir con gran precisión los cambios en los niveles de luz provenientes de estos sistemas a medida que los planetas orbitan sus estrellas, CHEOPS puede caracterizar inicialmente estos planetas y, a su vez, aumentar nuestra comprensión sobre cómo se forman y evolucionan.

El planeta observado es un “Júpiter ultracaliente” llamado WASP-189 b. Los Júpiter calientes, como su nombre indica, son planetas gaseosos gigantes parecidos a Júpiter en nuestro propio sistema solar pero que, sin embargo, orbitan mucho más cerca de su estrella anfitriona, por lo que se calientan a temperaturas extremas.

WASP-189 b se encuentra alrededor de 20 veces más cerca de su estrella que la Tierra del Sol, y completa su órbita en solo 2,7 días. Su estrella anfitriona es más grande y es más de 2.000 grados más caliente que el Sol, por lo que parece brillar en azul. “Solo existen unos pocos planetas alrededor de estrellas tan calientes y este sistema es, con diferencia, el más brillante -señala Monika Lendl, investigadora de la Universidad de Ginebra, en Suiza, y autora principal del estudio-. WASP-189 b es también el Júpiter caliente más brillante que podemos observar cuando pasa por delante o detrás de su estrella, lo que consigue que todo el sistema sea realmente intrigante”.

Los investigadores primero utilizaron a CHEOPS para observar la ocultación de WASP-189 b mientras pasaba detrás de su estrella anfitriona. “Como el planeta es tan brillante, en realidad hay una caída notable en la luz que vemos que proviene del sistema cuando se pierde de vista brevemente”, explica Lendl. Usamos esto para medir el brillo del planeta y estimar su temperatura en unos abrasadores 3.200 grados centígrados”. A tales temperaturas, incluso metales como el hierro se derriten y se convierten en gas, lo que provoca que el planeta sea claramente inhabitable.

A continuación, CHEOPS observó el tránsito de WASP-189 b frente a su estrella. Los tránsitos pueden revelar mucho sobre el tamaño, la forma y las características orbitales de un planeta, como fue el caso de WASP-189 b, que resultó ser más grande de lo que se pensaba en casi 1,6 veces el radio de Júpiter.

“También vimos que la estrella en sí es interesante: no es perfectamente redonda, sino más grande y más fría en su ecuador que en los polos, lo que hace que los polos de la estrella parezcan más brillantes”, advierte Roi Alonso, investigador del IAC y coautor del artículo. “Está girando tan rápido que está siendo empujada hacia fuera en su ecuador. A esta asimetría se suma el hecho de que la órbita de WASP-189 b está inclinada, no viaja alrededor del ecuador, sino que pasa cerca de los polos de la estrella”.

Ver una órbita tan inclinada añade al misterio existente sobre cómo se forman los Júpiter calientes. Para que un planeta tenga una órbita tan inclinada, debe haberse formado más alejado de su estrella, y luego haber sido empujado hacia adentro. Se cree que esto sucede cuando varios planetas dentro de un sistema se disputan una posición, o cuando reciben una influencia externa -de otra estrella, por ejemplo- que perturba el sistema, y empuja al gigante gaseoso hacia su estrella y hacia órbitas muy cortas y muy inclinadas. “La medida de tal inclinación con CHEOPS -apunta Alonso- sugiere que WASP-189 b ha experimentado ese tipo de interacciones en el pasado”.

“Este primer resultado de CHEOPS es tremendamente emocionante: es una prueba inicial definitiva de que la misión está cumpliendo su promesa en términos de precisión y rendimiento”, indica Kate Isaak, científica del proyecto CHEOPS en la ESA.

“CHEOPS tiene un papel de 'seguimiento' único que desempeñar en el estudio de los exoplanetas”, subraya Enric Pallé, investigador del IAC y coautor del artículo. “Buscará tránsitos de planetas que hayan sido descubiertos desde tierra y, cuando sea posible, medirá con mayor precisión los tamaños de planetas que se sabe que transitan por sus estrellas anfitrionas. Al rastrear exoplanetas en sus órbitas con CHEOPS, podemos hacer una primera caracterización de sus atmósferas y determinar la presencia y propiedades de las nubes presentes”.

En los próximos años, CHEOPS hará un seguimiento de cientos de planetas conocidos que orbitan estrellas brillantes, aprovechando y ampliando lo que se ha hecho para WASP-189 b. La misión es la primera de una serie de tres misiones científicas de la ESA que se centran en la detección y caracterización de exoplanetas: también tiene un importante potencial de descubrimiento, desde la identificación de objetivos principales para futuras misiones que explorarán atmósferas exoplanetarias hasta la búsqueda de nuevos planetas y exolunas.

“CHEOPS no solo profundizará nuestra comprensión de los exoplanetas, sino también la de nuestro propio planeta, el Sistema Solar y el entorno cósmico en general”, concluye Pallé.

Artículo: Lendl et al. “The hot dayside of WASP-189 b and its gravity-darkened host star seen by CHEOPS”, Astronomy & Astrophysics. DOI: https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202038677

Contacto en el IAC:

- Roi Alonso: ras [at] iac.es (ras[at]iac[dot]es)

- Enric Pallé: epalle [at] iac.es (epalle[at]iac[dot]es)