Astrónomos descubren que un mini-Neptuno y un hot Jupiter, orbitando juntos a 190 años luz de la Tierra, se formaron lejos de su estrella, sugiriendo nuevas teorías sobre la formación planetaria.
En un rincón de la Vía Láctea, a unos 190 años luz de distancia, se encuentra un sistema planetario que ha despertado la curiosidad de los astrónomos. Se trata de una extraña pareja compuesta por un hot Jupiter y un mini-Neptuno, una combinación poco común que ha desconcertado a los científicos desde su descubrimiento en 2020.
Científicos del MIT han logrado analizar la atmósfera del mini-Neptuno, que orbita dentro de la trayectoria de su compañero gigante gaseoso, revelando pistas sobre el origen de este inusual sistema. En un estudio publicado en Astrophysical Journal Letters, los investigadores presentan nuevas mediciones realizadas con el Telescopio Espacial James Webb (JWST), marcando la primera vez que se estudia la composición atmosférica de un mini-Neptuno situado dentro de la órbita de un hot Jupiter.
Los análisis indican que el mini-Neptuno posee una atmósfera densa, rica en vapor de agua, dióxido de carbono, dióxido de azufre y trazas de metano. Este tipo de atmósfera no podría haberse formado en su ubicación actual, muy cerca de su estrella. Los científicos sugieren que tanto el mini-Neptuno como el hot Jupiter podrían haber surgido mucho más lejos, en una región más fría del disco protoplanetario inicial donde se formaron.
A medida que ambos planetas migraron hacia su estrella, pudieron conservar sus atmósferas intactas. Este hallazgo es significativo porque demuestra que los mini-Neptunes pueden formarse más allá de lo que se conoce como la “línea de hielo”, es decir, la distancia mínima desde una estrella donde las temperaturas son lo suficientemente bajas para que el agua se condense en hielo.
Saugata Barat, investigador postdoctoral en el Instituto Kavli para Astrofísica y Investigación Espacial del MIT y autor principal del estudio, destaca: “Es la primera vez que observamos la atmósfera de un planeta dentro de la órbita de un hot Jupiter. Esta medición confirma que el mini-Neptuno se formó más allá de la línea de hielo”. El equipo incluye astrónomos internacionales, entre ellos Andrew Vanderburg y coautores provenientes del Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica y otras instituciones.
Mini-Neptunes, como su nombre indica, son planetas menos masivos que Neptuno y están compuestos principalmente por gas, con un núcleo rocoso interno. Aunque son comunes en nuestra galaxia, sorprendentemente no hay ninguno en nuestro propio sistema solar. La peculiaridad del sistema TOI-1130 radica en que alberga esta combinación inusual: un mini-Neptuno orbitando junto a un hot Jupiter.
El descubrimiento original fue realizado por Chelsea X. Huang utilizando datos del Satelite Transitorio Exoplanetario (TESS). La existencia simultánea del hot Jupiter y el mini-Neptuno plantea interrogantes sobre cómo pudo formarse tal configuración, dado que los hot Jupiters suelen ser “solitarios” debido a su fuerte gravedad.
La investigación posterior llevó al equipo a realizar un análisis exhaustivo con el JWST para estudiar las atmósferas planetarias. Sin embargo, capturar el momento adecuado para observar fue complicado debido a las interacciones gravitacionales entre los dos planetas.
Aprovechando observaciones previas y desarrollando modelos predictivos, lograron obtener imágenes directas y detalladas tanto del mini-Neptuno como del hot Jupiter. Gracias a la capacidad del JWST para observar diferentes longitudes de onda, los científicos identificaron moléculas clave como agua y dióxido de carbono en la atmósfera del mini-Neptuno.
Estos hallazgos contradicen las expectativas anteriores sobre la formación atmosférica cercana a estrellas calientes; si estos planetas hubieran nacido cerca de su estrella actual, deberían tener atmósferas ligeras compuestas principalmente por hidrógeno y helio.
A partir de las evidencias encontradas, Barat concluye que tanto el mini-Neptuno como su compañero gigante probablemente se formaron en las afueras del sistema estelar original. Su migración gradual les permitió permanecer juntos mientras mantenían sus atmósferas ricas en volátiles como agua y dióxido de carbono.
“Este sistema representa una arquitectura raramente observada”, afirma Barat. “Las observaciones del TOI-1130b brindan la primera indicación tangible de que existen mini-Neptunes formados más allá de la línea de hielo”. Este trabajo cuenta con apoyo parcial por parte de NASA.