Llamado TOI 5205b, el gigante gaseoso del tamaño de Neptuno se encuentra en una trayectoria tremendamente excéntrica alrededor de una estrella similar al Sol, oscilando desde una distancia de 60 millones de millas (100 millones de kilómetros) a 200 millones de millas (320 millones de kilómetros) cada 111 días.
Esta órbita muy alargada y la masa relativamente baja del planeta, de unas 38 masas terrestres, están ayudando a los astrónomos a arrojar luz sobre el período poco comprendido de la adolescencia en la vida de los gigantes gaseosos. En particular, la extraña órbita de TOI 5205b insinúa que la formación del planeta fue interrumpida, posiblemente por un encuentro con otro planeta gigante en su sistema, que dispersó el núcleo rocoso del planeta en crecimiento e interrumpió la acumulación de gas de su disco natal.
"Este es uno de los planetas gigantes más extremos que hemos visto hasta la fecha", dijo la astrónoma Jessica Libby-Roberts de la Universidad de Texas en Austin, autora principal del estudio publicado en The Astrophysical Journal Letters.
"Es un objeto muy difícil de encajar en nuestros modelos actuales de cómo se forman y evolucionan los gigantes gaseosos".
Como su nombre lo indica, la misión Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) detectó originalmente TOI 5205b en 2021. Mientras examinaba las curvas de luz de este cazador espacial de pequeñas caídas en el brillo de una estrella causadas por exoplanetas en órbita, Libby-Roberts notó que el planeta los tránsitos fueron demasiado cortos y extrañamente espaciados dado el período orbital estimado del sistema.
"En la alerta TESS que recibimos, decía que el período era de unos 20 días o algo así, y de inmediato eso no parecía correcto con solo mirar las curvas de luz", dijo Libby-Roberts. "Parecían mucho más consistentes con un período de aproximadamente 111 días, así que eso me emocionó".
Las observaciones terrestres de seguimiento recopiladas por Libby-Roberts y sus colegas utilizando espectrógrafos de alta resolución, que estudian la absorción y emisión de luz de un objeto, confirmaron el verdadero período orbital del sistema. Esas mediciones también refinaron la masa del planeta, lo cual es importante para comprender su densidad, junto con otras pistas sobre el camino evolutivo de TOI 5205b.
Las teorías actuales sugieren que los planetas gaseosos gigantes como Júpiter o Saturno se forman a partir de acumulaciones de hielo, polvo y moléculas orgánicas en las zonas frías de un disco protoplanetario, el plato giratorio de material que rodea a una estrella joven y del que nacen los planetas.
Una vez que el núcleo sólido alcanza aproximadamente 10 veces la masa de la Tierra, se vuelve lo suficientemente masivo como para atraer una envoltura hinchada de gas de su entorno. Cuanto más masiva se vuelve la envoltura de gas, más gas atrae mediante la atracción gravitacional. Este proceso desbocado es lo que permite que algunos planetas se conviertan en gigantes.
Como la edad estimada de TOI 5205b es de aproximadamente 100 millones de años, ofrece a los científicos la oportunidad de estudiar directamente este proceso de "acreción descontrolada de gas" y sondear las condiciones de la adolescencia de un planeta gigante.
Sin embargo, la extraña órbita de TOI 5205b plantea un desafío para los escenarios simples de acreción del núcleo, que predicen órbitas suaves y casi circulares. Los astrónomos creen que los encuentros entre planetas gigantes podrían ser algo común durante la formación de exoplanetas, influyendo en su desarrollo y alterando sus trayectorias orbitales. En el caso de TOI 5205b, las simulaciones sugieren que el planeta probablemente comenzó en una órbita bastante circular pero experimentó un encuentro cercano con otro planeta gigante del sistema hace unos 10 millones de años.
Esta interacción gravitacional dispersó significativamente el núcleo rocoso de TOI 5205b e interrumpió la suave acumulación de gas del planeta, lo que resultó en su menor masa y su órbita excéntrica.
"He pensado mucho en este sistema y tengo muchas más preguntas", dijo Libby-Roberts. "Tengo muchas ganas de realizar estudios futuros para comprender más sobre la dinámica y la historia del sistema y cómo terminó en esta órbita tan excéntrica".
Libby-Roberts y sus colegas planean buscar planetas adicionales en el sistema y observar TOI 5205b en otras longitudes de onda, como la infrarroja, para comprender mejor la atmósfera del planeta, su composición y la cantidad de luz estelar que refleja.
