Ubicado a 163 años luz de la Tierra, un exoplaneta del tamaño de Júpiter llamado WASP-69b ofrece a los astrofísicos una ventana a los procesos dinámicos que dan forma a los planetas en toda la galaxia. La estrella que orbita está horneando y despojando la atmósfera del planeta, y esa atmósfera que se escapa está siendo esculpida por la estrella en una enorme cola parecida a la de un cometa de al menos 350.000 millas de largo.
Soy astrofísico. Mi equipo de investigación publicó un artículo en el Astrophysical Journal describiendo cómo y por qué se formó la cola de WASP-69b, y qué puede iluminar su formación sobre los otros tipos de planetas que los astrónomos tienden a detectar fuera de nuestro sistema solar.
Cuando miras el cielo nocturno, las estrellas que ves son soles, con mundos distantes, conocidos como exoplanetas, orbitándolos. Durante los últimos 30 años, los astrónomos han detectado más de 5.600 exoplanetas en nuestra galaxia, la Vía Láctea.
No es fácil detectar un planeta a años luz de distancia. Los planetas palidecen en comparación, tanto en tamaño como en brillo, con las estrellas que orbitan. Pero a pesar de estas limitaciones, los investigadores de exoplanetas han descubierto una variedad asombrosa:desde pequeños mundos rocosos apenas más grandes que nuestra propia luna hasta gigantes gaseosos tan colosales que han sido apodados "súper Júpiter".
Sin embargo, los exoplanetas más comunes que detectan los astrónomos son más grandes que la Tierra, más pequeños que Neptuno y orbitan sus estrellas más cerca de lo que Mercurio orbita nuestro Sol.
Estos planetas ultracomunes tienden a pertenecer a uno de dos grupos distintos:súper Tierras y subNeptunos. Las SuperTierras tienen un radio que es hasta un 50% mayor que el radio de la Tierra, mientras que los subneptunos suelen tener un radio que es de dos a cuatro veces mayor que el radio de la Tierra.
Entre esos dos rangos de radio, hay una brecha, conocida como "Brecha de Radio", en la que los investigadores rara vez encuentran planetas. Y los planetas del tamaño de Neptuno que completan órbitas alrededor de sus estrellas en menos de cuatro días son extremadamente raros. Los investigadores llaman a esa brecha el "Desierto Caliente de Neptuno".
Algunos procesos astrofísicos subyacentes deben estar impidiendo que estos planetas se formen o sobrevivan.
A medida que se forma una estrella, se forma un gran disco de polvo y gas a su alrededor. En ese disco se pueden formar planetas. A medida que los planetas jóvenes ganan masa, pueden acumular importantes atmósferas de gas. Pero a medida que la estrella madura, comienza a emitir grandes cantidades de energía en forma de radiación ultravioleta y de rayos X. Esta radiación estelar puede quemar las atmósferas que los planetas han acumulado en un proceso llamado fotoevaporación.
Sin embargo, algunos planetas se resisten a este proceso. Los planetas más masivos tienen una gravedad más fuerte, lo que les ayuda a conservar sus atmósferas originales. Además, los planetas que están más lejos de su estrella no reciben tanta radiación, por lo que sus atmósferas se erosionan menos.
Entonces, tal vez una porción significativa de las súper Tierras sean en realidad núcleos rocosos de planetas cuyas atmósferas fueron completamente despojadas, mientras que los subneptunos eran lo suficientemente masivos como para retener sus atmósferas hinchadas.
En cuanto al Desierto Caliente de Neptuno, la mayoría de los planetas del tamaño de Neptuno simplemente no son lo suficientemente masivos como para resistir completamente el poder destructor de su estrella si orbita demasiado cerca. En otras palabras, un subneptuno que orbita su estrella en cuatro días o menos perderá rápidamente toda su atmósfera. Cuando se observa, la atmósfera ya se ha perdido y lo que queda es un núcleo rocoso desnudo:una súper Tierra.
Para poner a prueba esta teoría, equipos de investigación como el mío han estado recopilando evidencia observacional.
Ingrese a WASP-69b, un laboratorio único para estudiar la fotoevaporación. El nombre "WASP-69b" proviene de la forma en que fue descubierto. Fue la estrella número 69 con un planeta, b, encontrada en la encuesta Wide Angle Search for Planets.
A pesar de tener un radio un 10% más grande que Júpiter, WASP-69b en realidad está más cerca de la masa de Saturno, mucho más liviano:no es muy denso y solo tiene alrededor del 30% de la masa de Júpiter. De hecho, este planeta tiene aproximadamente la misma densidad que un trozo de corcho.
Esta baja densidad es el resultado de su órbita ultracerrada de 3,8 días alrededor de su estrella. Al estar tan cerca, el planeta recibe una inmensa cantidad de energía, lo que provoca que se caliente. A medida que el gas se calienta, se expande. Una vez que el gas se expande lo suficiente, comienza a escapar de la gravedad del planeta para siempre.
Cuando observamos este planeta, mis colegas y yo detectamos gas helio escapando rápidamente de WASP-69b, alrededor de 200.000 toneladas métricas por segundo. Esto se traduce en la masa de la Tierra que se pierde cada mil millones de años.
Durante la vida de la estrella, este planeta terminará perdiendo una masa atmosférica total equivalente a casi 15 veces la masa de la Tierra. Esto parece mucho, pero WASP-69b tiene aproximadamente 90 veces la masa de la Tierra, por lo que incluso a este ritmo extremo, solo perderá una pequeña fracción de la cantidad total de gas que lo compone.
Quizás lo más sorprendente sea el descubrimiento de la cola extendida de helio de WASP-69b, que mi equipo detectó detrás del planeta durante al menos 350.000 millas (unos 563.000 kilómetros). Los fuertes vientos estelares, que son un flujo constante de partículas cargadas emitidas por las estrellas, esculpen colas como esta. Estos vientos de partículas chocan contra la atmósfera que se escapa y le dan forma de cola similar a un cometa detrás del planeta.
En realidad, nuestro estudio es el primero en sugerir que la cola de WASP-69b era tan extensa. Observaciones anteriores de este sistema sugirieron que el planeta tenía sólo una cola modesta o incluso ninguna cola.
Esta diferencia probablemente se debe a dos factores principales. Por un lado, cada grupo de investigación utilizó diferentes instrumentos para realizar sus observaciones, lo que podría dar como resultado diferentes niveles de detección. O podría haber una variabilidad real en el sistema.
Una estrella como nuestro sol tiene un ciclo de actividad magnética, llamado "ciclo solar". La del sol dura 11 años. Durante los años de máxima actividad, el sol tiene más llamaradas, manchas solares y cambios en el viento solar.
Para complicar aún más las cosas, cada ciclo es único:no hay dos ciclos solares iguales. Los científicos solares todavía están intentando comprender y predecir mejor la actividad de nuestro sol. Otras estrellas tienen sus propios ciclos magnéticos, pero los científicos aún no tienen datos suficientes para entenderlos.
Entonces, la variabilidad observada para WASP-69b puede deberse al hecho de que cada vez que se observa, la estrella anfitriona se comporta de manera diferente. Los astrónomos tendrán que seguir observando más este planeta en el futuro para tener una mejor idea de qué está pasando exactamente.
Nuestra mirada directa a la pérdida de masa de WASP-69b les dice a los investigadores de exoplanetas como yo más sobre cómo funciona la evolución planetaria. Nos brinda evidencia en tiempo real del escape atmosférico y respalda la teoría de que los planetas calientes Neptuno y Radius Gap son difíciles de encontrar porque simplemente no son lo suficientemente masivos como para retener sus atmósferas. Y una vez que los pierden, todo lo que queda por observar es un núcleo rocoso de una súper Tierra.
El estudio WASP-69b destaca el delicado equilibrio entre la composición de un planeta y su entorno estelar, dando forma al diverso paisaje planetario que observamos hoy. A medida que los astrónomos continúan explorando estos mundos distantes, cada descubrimiento nos acerca a la comprensión del complejo entramado de nuestro universo.
Información de la revista: Revista Astrofísica
Proporcionado por The Conversation
Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original. 
