WASP-107b es tan grande como Júpiter pero diez veces más ligero

La masa del núcleo del exoplaneta gigante WASP-107b es mucho menor de lo que se creía necesario para construir la inmensa envoltura de gas que rodea a planetas gigantes como Júpiter y Saturno, según han descubierto astrónomos de la Universidad de Montreal.

Este intrigante descubrimiento de la estudiante de doctorado Caroline Piaulet, del Instituto de Investigación de Exoplanetas (iREx) de la Universidad de Miontreal, sugiere que los planetas gigantes gaseosos se forman con mucha más facilidad de lo que se creía. En este caso, se trata de un mundo tan grande como Júpiter pero 10 veces más ligero.

Piaulet es parte del innovador equipo de investigación del profesor de astrofísica Björn Benneke que en 2019 anunció la primera detección de agua en un exoplaneta ubicado en la zona habitable de su estrella.

Publicado en el Astronomical Journal con colegas en Canadá, Estados Unidos, Alemania y Japón, el nuevo análisis de la estructura interna de WASP-107b "tiene grandes implicaciones", dijo Benneke.

"Este trabajo aborda los fundamentos mismos de cómo los planetas gigantes pueden formarse y crecer", dijo en un comunicado. "Proporciona una prueba concreta de que se puede desencadenar una acumulación masiva de una envoltura de gas para núcleos que son mucho menos masivos de lo que se pensaba".

WASP-107b se detectó por primera vez en 2017 alrededor de WASP-107, una estrella a unos 212 años luz de la Tierra en la constelación de Virgo. El planeta está muy cerca de su estrella, más de 16 veces más cerca que la Tierra del Sol. Tan grande como Júpiter pero 10 veces más liviano, WASP-107b es uno de los exoplanetas menos densos conocidos: un tipo que los astrofísicos han llamado planetas "algodón de azúcar".

Piaulet y su equipo utilizaron por primera vez las observaciones de WASP-107b obtenidas en el Observatorio Keck en Hawai para evaluar su masa con mayor precisión. Utilizaron el método de velocidad radial, que permite a los científicos determinar la masa de un planeta observando el movimiento de oscilación de su estrella anfitriona debido a la atracción gravitacional del planeta. Concluyeron que la masa de WASP-107b es aproximadamente una décima parte de la de Júpiter, o aproximadamente 30 veces la de la Tierra.

Luego, el equipo hizo un análisis para determinar la estructura interna más probable del planeta. Llegaron a una conclusión sorprendente: con una densidad tan baja, el planeta debe tener un núcleo sólido de no más de cuatro veces la masa de la Tierra. Esto significa que más del 85 por ciento de su masa está incluida en la gruesa capa de gas que rodea este núcleo. En comparación, Neptuno, que tiene una masa similar a WASP-107b, solo tiene del 5 al 15 por ciento de su masa total en su capa de gas.

Sin un núcleo masivo, no se pensaba que los planetas gigantes de gas pudieran cruzar el umbral crítico necesario para acumular y retener sus grandes envolturas de gas. Entonces, ¿cómo se explica la existencia de WASP-107b, que tiene un núcleo mucho menos masivo? La profesora de la Universidad McGill y miembro de iREx, Eve Lee, una experta de renombre mundial en planetas superpoderosos como WASP-107b, tiene varias hipótesis.

"Para WASP-107b, el escenario más plausible es que el planeta se formó lejos de la estrella, donde el gas en el disco es lo suficientemente frío como para que la acumulación de gas pueda ocurrir muy rápidamente", dijo. "Más tarde, el planeta pudo migrar a su posición actual, ya sea mediante interacciones con el disco o con otros planetas del sistema".

Las observaciones de Keck del sistema WASP-107 cubren un período de tiempo mucho más largo que los estudios anteriores, lo que permite al equipo de investigación dirigido por la UdeM hacer un descubrimiento adicional: la existencia de un segundo planeta, WASP-107c, con una masa de aproximadamente un tercio del de Júpiter, considerablemente más que el de WASP-107b.

WASP-107c también está mucho más lejos de la estrella central; se necesitan tres años para completar una órbita a su alrededor, en comparación con solo 5.7 días para WASP-107b. También es interesante: la excentricidad de este segundo planeta es alta, lo que significa que su trayectoria alrededor de su estrella es más ovalada que circular.

"WASP-107c ha conservado en algunos aspectos la memoria de lo que sucedió en su sistema", dijo Piaulet. "Su gran excentricidad apunta a un pasado bastante caótico, con interacciones entre los planetas que podrían haber llevado a desplazamientos significativos, como el que se sospecha para WASP-107b".