Una imagen de Neptuno tomada por la nave espacial Voyager comparada con la concepción de un artista del exoplaneta K2-263b. Crédito:NASA; exoplanetkyoto.org
Los notables descubrimientos de exoplanetas realizados por las misiones Kepler y K2 han permitido a los astrónomos comenzar a reconstruir la historia de la Tierra y comprender cómo y por qué se diferencia de sus diversos primos exoplanetarios. Dos acertijos aún pendientes incluyen las diferencias entre la formación y evolución de pequeños planetas rocosos y no rocosos, y por qué parece haber una brecha de tamaño con muy pocos exoplanetas en o alrededor de dos radios terrestres de tamaño (es probable que los planetas con radios más pequeños sean rocosos o parecidos a la Tierra en su composición). Para estimar la composición de un exoplaneta, se necesita su densidad, requiriendo una medida tanto de masa como de tamaño. Si bien se puede estimar un radio a partir de la forma de la curva de tránsito del planeta cuando bloquea la luz de su estrella anfitriona, una masa es más difícil de determinar. Para desarrollar la imagen emergente, sin embargo, Se requieren masas precisas y exactas para más planetas que son similares en tamaño a la Tierra.
La misión exoplanetaria K2 es la versión renovada de la misión de descubrimiento exoplanetario Kepler. Juntos han descubierto miles de exoplanetas, y descubrió una diversidad notable e inesperada en la población de exoplanetas. K2 es sensible solo a planetas de período corto (solo ha encontrado unos pocos con períodos de más de 40 días). El exoplaneta K2-263b orbita una estrella menos masiva que el sol (0,86 masas solares) y se encuentra a 536 años luz de distancia según lo medido con el nuevo satélite Gaia. Este exoplaneta tiene un radio de 2,41 radios terrestres (con una incertidumbre del 5%). Los astrónomos de CfA María López-Morales, Dave Charbonneau, Raphaelle Haywood, John Johnson, Dave Latham, David Phillips, y Dimitar Sasselov y sus colegas utilizaron el espectrómetro de alta precisión HARPS-N en el Telescopio Nazionale Galileo en La Palma, España, para medir la velocidad periódica del exoplaneta mientras orbitaba y así derivar su masa.
Las mediciones de la velocidad de HARPS-N fueron asombrosamente precisas, inciertas hasta aproximadamente once millas por hora, sobre la velocidad de un ciclista lento. A partir de los detalles orbitales, los científicos obtuvieron una masa de exoplanetas de 14,8 masas terrestres y, por lo tanto, una densidad de aproximadamente 5,6 gramos por centímetro cúbico (a modo de comparación, la densidad del agua es de un gramo por centímetro cúbico, y la densidad media de la Tierra rocosa es de 5,51 gramos por centímetro cúbico). Los científicos concluyen que es muy probable que K2-263b contenga una cantidad equivalente de hielos en comparación con las rocas, más o menos coherente con las ideas actuales sobre la formación de planetas y la abundancia relativa en una nebulosa circunestelar de elementos básicos como el hierro, níquel, magnesio, silicio, oxígeno, carbono y nitrógeno.