Descubren una subtierra ultraligera que gira a gran velocidad alrededor de una enana roja

Recreación artística del planeta subterrestre GJ 367 b. Crédito: DLR

Un equipo internacional, en el que participan investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha descubierto un planeta extrasolar con la mitad de la masa de la Tierra y que tarda aproximadamente ocho horas en orbitar su estrella madre, una enana roja que se encuentra a poco menos de 31 años luz de la Tierra. Denominado GJ 367 b, se trata de uno de los exoplanetas más ligeros de los casi 5.000 conocidos actualmente. Con un diámetro de poco más de 9.000 kilómetros, esta subtierra es ligeramente mayor que Marte. El descubrimiento, no solo demuestra que es posible determinar con precisión las propiedades de los exoplanetas más pequeños y menos masivos, sino que también proporciona nuevas claves para entender cómo se forman y evolucionan los planetas terrestres. El estudio se ha publicado hoy en la revista Science.

Un cuarto de siglo después del primer descubrimiento de un planeta extrasolar, la atención de los científicos se ha desplazado hacia la posibilidad de caracterizar este tipo de planetas con mayor precisión. De hecho, en la actualidad, es posible obtener un perfil mucho más detallado de la mayoría de los exoplanetas conocidos. Muchos de estos objetos se han descubierto mediante el método del tránsito, que consiste en medir las diferencias mínimas en la luz emitida de una estrella cuando un planeta pasa por delante de ella (con respecto al observador). Para detectar a GJ 367 b los investigadores han utilizado este método con la ayuda del Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA.

Con un período orbital de sólo un tercio de un día terrestre, GJ 367 b se mueve rápidamente. "A partir de la determinación precisa de su radio y masa, GJ 367b se clasifica como un planeta rocoso", informa Kristine Lam, investigadora del Instituto de Investigación Planetaria del Centro Aeroespacial Alemán (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR) y primera autora del artículo. "Esto lo sitúa entre los planetas terrestres de tamaño inferior a la Tierra y hace avanzar la investigación en la búsqueda de una 'segunda Tierra'”, añade.

GJ 367 b pertenece al grupo de exoplanetas de "periodo ultracorto" (USP por sus siglas en inglés) que orbitan su estrella en menos de 24 horas. "Ya conocemos algunos de ellos, pero su origen es actualmente desconocido", afirma Savita Mathur, investigadora del IAC y coautora del artículo. Además, con un periodo de rotación de 48 días para la estrella, “es un sistema muy interesante para estudiar y entender la evolución dinámica de pequeños planetas rocosos con esta orbita”, señala la investigadora.

Tras el descubrimiento de este planeta mediante el satélite TESS y el método de tránsito, se estudió el espectro de su estrella desde tierra con el método de velocidad radial. Esta técnica consiste en medir los cambios en la posición y la velocidad de una estrella a medida que ésta y un planeta a su alrededor orbitan su centro de masas común. La variación provocada por la fuerza gravitatoria de ambos objetos queda reflejada en un desplazamiento en el espectro de la estrella observada. En el caso de GJ 367 b, la masa se determinó con el instrumento HARPS del telescopio de 3,6 metros del Observatorio Europeo Austral (ESO).

Con el estudio meticuloso y la combinación de diferentes métodos de evaluación, se determinaron con precisión el radio (72% del radio de la Tierra) y la masa del planeta (55% de la masa terrestre). Al determinar estos parámetros, con una precisión del 7 y el 14 por ciento respectivamente, los investigadores también pudieron sacar conclusiones sobre su estructura interna. Se trata de un exoplaneta rocoso de baja masa, pero con una densidad superior a la de la Tierra.

"La alta densidad indica que el planeta está dominado por un núcleo de hierro –explica Szilárd Csizmadia, investigador del DLR y coautor del artículo–. Estas propiedades son similares a las de Mercurio, con su núcleo de hierro y níquel desproporcionadamente grande que lo diferencia de otros cuerpos terrestres del Sistema Solar".

Sin embargo, la proximidad del planeta a su estrella significa que está expuesto a un nivel de radiación extremadamente alto, más de 500 veces más fuerte que el que experimenta la Tierra. “La temperatura de la superficie podría alcanzar los 1.500 grados Celsius, una temperatura a la que se fundirían todas las rocas y metales; por tanto, GJ 367 b no puede considerarse una ‘segunda Tierra’”, apunta Enric Pallé, investigador del IAC que tambien ha participado en el estudio.

La estrella madre de este exoplaneta recién descubierto es una enana roja llamada GJ 367, que tiene sólo la mitad del tamaño del Sol. Esta característica ayudó a su descubrimiento, ya que la señal de tránsito del planeta en órbita es especialmente significativa. “Las enanas rojas no sólo son más pequeñas, sino también más frías que el Sol –aclara Felipe Murgas, investigador del IAC y coautor del artículo–; esto hace que sus planetas asociados sean más fáciles de encontrar y caracterizar”.

Las enanas rojas se encuentran entre los objetos estelares más comunes de nuestra vecindad cósmica y, por tanto, son objetivos claves para la investigación de exoplanetas. Los investigadores estiman que estas enanas rojas, también conocidas como estrellas de clase M, son orbitadas por una media de dos a tres planetas, cada uno de los cuales podría tener, como máximo, cuatro veces el tamaño de la Tierra.

Artículo: Kristine W. F. Lam et al.: "GJ 367b: A dense ultra-short period sub-Earth planet transiting a nearby red dwarf star". Science. Nov. 2021. DOI: 10.1126/science.aay3253

Contacto en el IAC:
Enric Pallé, epalle [at] iac.es

Felipe Murgas, fmurgas [at] iac.es
Savita Mathur, smathur [at] iac.es

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