Exoplaneta de metales pesados ​​encontrado orbitando una estrella cercana

Con una densidad cercana a la del hierro puro, GJ 367b puede ser el núcleo rico en metales remanente de un mundo gigante evaporado.

Durante el día, el exoplaneta GJ 367b (que se muestra aquí en la interpretación de un artista) está tan caliente que el hierro que sostiene casi podría comenzar a derretirse. Crédito: SPP 1992 (Patricia Klein)

Cinco mil mundos conocidos. Ese es el siguiente hito más publicitado en la búsqueda en curso de exoplanetas, cuyo total confirmado en la actualidad solo cuenta con unos pocos cientos en nuestros catálogos. Sin embargo, más notable que estos números es la diversidad que revelan. Una fracción de los cofres de los astrónomos desbordados del mundo se asemejan a los que orbitan nuestro propio sol, pero la mayoría son mucho más extraterrestres: gigantes de gas quemado que giran en torno a su estrella cada pocos días, bolas de goma del tamaño de Neptuno con la densidad del algodón de azúcar y hordas de planetas pequeños. empaquetados como sardinas alrededor de estrellas diminutas y frías. Comparado con tales cosas, nuestro propio sistema solar familiar y supuestamente típico resulta ser el bicho raro.

El último exoplaneta extraño que desafía nuestras ideas preconcebidas y refuerza lo mucho que aún tenemos por descubrir es GJ 367b, un mundo tan extraño que parece más adecuado para la portada de un álbum de heavy metal o las páginas de una historia de ciencia ficción pulposa en lugar de la realidad. Anunciado el 2 de diciembre en la revista Science , este planeta puede ser esencialmente un orbe brillante de hierro medio fundido tres cuartas partes del tamaño de la Tierra.

Descubierto por Kristine Lam del Centro Aeroespacial Alemán (DLR) y sus colegas utilizando el Satélite de Estudio de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA, GJ 367b es un peculiar mundo "sub-terrestre" ubicado relativamente cerca, alrededor de una pequeña estrella enana roja de 31 años luz. lejos de nosotros. Las mediciones de TESS mostraron que el planeta tenía 9.000 kilómetros de ancho, aproximadamente un tercio más ancho que Marte, y las observaciones posteriores utilizando otra instalación, el buscador de planetas de velocidad radial de alta precisión (HARPS) del Observatorio Europeo Austral, revelaron que tenía solo la mitad de la masa de la Tierra. Tomados en conjunto, estos resultados implican una densidad asombrosa, alrededor de ocho gramos por centímetro cúbico, cercana a la del hierro puro. “Es más probable que el planeta contenga alrededor del 80 por ciento de hierro por radio”, dice Lam, con el resto del planeta encerrado por un manto de silicato rocoso.

Pero a diferencia de Mercurio, que gira a 58 millones de kilómetros de nuestro sol en una órbita de 88 días, GJ 367b está mucho más cerca de su estrella, completando una órbita en solo 7,7 horas a una distancia de solo un millón de kilómetros. Eso significa que la temperatura de la superficie del planeta bañada por la luz de las estrellas podría llegar a los 1.500 grados Celsius, suficiente para derretir rocas y metales por igual. “Probablemente no sea muy agradable vivir”, dice Lam.

Se han encontrado previamente alrededor de 100 de estos exoplanetas rocosos de período ultracorto, pero GJ 367b se destaca entre ellos como el más pequeño y menos masivo jamás visto. Su proximidad a su estrella significa que lo más probable es que esté bloqueado por los efectos gravitacionales, lo que significa que siempre presenta el mismo hemisferio hacia la estrella, al igual que la luna lo hace con la Tierra. Las enormes temperaturas del lado del día pueden significar que esta mitad del planeta está cubierta por un océano de magma. “A esas temperaturas, se espera que los silicatos estén en fase líquida”, dice Alexandre Santerne de la Universidad de Aix-Marsella en Francia, que no participó en este trabajo pero descubrió previamenteotro exoplaneta similar a Mercurio. "Sería como una gran piscina de magma". El lado nocturno del planeta, mientras tanto, tendría temperaturas mucho más bajas, lo que significa que "debería ser roca sólida", dice Santerne. En el punto final entre la noche y el día, cabría esperar "alguna transición entre rocas muy frías y el magma", dice. Esa diferencia podría resultar en vientos tempestuosos si el planeta tiene alguna apariencia de atmósfera, pero la mayoría de los expertos creen que la extrema proximidad estelar de GJ 367b hace mucho tiempo lo dejó sin aire.

Cómo el planeta alcanzó su estado deprimente es un misterio que puede tener implicaciones importantes para nuestro propio sistema solar. Las mismas fuerzas gravitacionales que llevaron a que GJ 367b se bloqueara por marea deberían haber interrumpido hace mucho tiempo el proceso de formación de planetas en primer lugar; No se cree que los planetas se formen muy cerca de sus estrellas. En cambio, probablemente migren hacia adentro desde más lejos, un proceso que a veces puede conducir a espectaculares aplastamientos interplanetarios cuando los mundos chocan literalmente. Impactos gigantes similarespuede haber dado forma a nuestro propio Mercurio, que quizás alguna vez tuvo una estructura algo más parecida a la de la Tierra. “La mejor historia, que no es una gran historia, es que algún objeto se estrelló contra Mercurio y dejó un objeto mayormente de hierro”, dice Joshua Winn de la Universidad de Princeton, coautor del artículo de descubrimiento GJ 367b. Pero esta hipótesis es “un poco incómoda, porque invoca esta colisión para la que no tenemos otra evidencia”, agrega. "Si averiguamos por qué existen estos planetas de período ultracorto ricos en hierro, tal vez haya alguna conexión con la historia de Mercurio".

Una posibilidad es que, en lugar de ser el resultado de una colisión cataclísmica, los mundos rocosos de período ultracorto como GJ 367b podrían ser los núcleos de hierro remanentes que quedan cuando los efectos estelares se cocinan en las envolturas gaseosas de los planetas gigantes migratorios. El censo exoplanetario en constante expansión de los astrónomos ha encontrado que ambos gigantes "Júpiter calientes", así como mundos similares a GJ 367b en órbitas muy cercanas alrededor de las estrellas. Sin embargo, notablemente ausentes de estos entornos extremos se encuentran los mundos similares a Neptuno a mitad de camino entre los dos. La razón podría ser que estos mundos, empujados hacia adentro por otro planeta en el sistema, luego son despojados de sus atmósferas de hidrógeno y helio a medida que se acercan a sus estrellas, dejando atrás solo sus interiores rocosos. "Es bastante concebible [GJ 367b] era un planeta más grande que en realidad se ha frito", dice el ex profesor de Lam Don Pollacco de la Universidad de Warwick en el Reino Unido, que no participó en el estudio. "Podrías imaginar que estamos viendo el núcleo comprimido de un planeta evaporado".

Para Mercurio, dada su distancia comparativamente mayor del sol, una historia de origen tan exótica es poco probable. Pero más estudios de Mercurio, junto con más observaciones y descubrimientos de planetas de período ultracorto utilizando instalaciones de próxima generación como el Telescopio Espacial James Webb, podrían acercarnos a una respuesta de cómo se forman esos mundos. Más que nada, ese trabajo continúa destacando que, entre los miles de planetas que ahora se conocen más allá de nuestro sistema solar, seguimos encontrando lugares extraños y maravillosos. “Fuimos a buscar sistemas solares”, dice Pollacco. En cambio, lo que encontramos, y seguimos encontrando, fueron mundos diferentes a todo lo que podríamos haber imaginado.

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-03587-z

1. 1.

   Lam, KWF y col. Science 374 , 1271-1275 (2021). 

2. 2.

   Armstrong, DJ y col. Nature 583 , 39–42 (2020).