¿Cómo se forman los planetas masivos en torno a enanas rojas? Un grupo de investigadores ha descubierto uno de estos planetas en torno a una de las estrellas de un sistema binario. Algo que ofrece una gran oportunidad para entender mejor cómo es posible que en torno a estas estrellas de poca masa se formen planetas así…

La formación de planetas masivos en torno a enanas rojas es sorprendente

En estos momentos estamos cada vez más cerca de los 6000 exoplanetas conocidos. Muchos de ellos orbitan en torno a enanas rojas. Este tipo de estrella es particularmente interesante por su abundancia y por su facilidad para formar planetas rocosos. Pero además, se ha observado que también tienen a su alrededor gigantes gaseosos y planetas rocosos más masivos que la Tierra. Es algo que se conoce como supertierras. Hay un sistema en particular que resulta muy interesante y es TOI-6383. Se trata de un sistema binario formado por dos enanas rojas.

La formación de planetas masivos en torno a enanas rojas
Impresión artística de exoplanetas alrededor de una enana roja. Crédito: NASA/JPL

La primera es TOI-6383A, que tiene menos de la mitad de la masa del Sol. La segunda es TOI-6383B, que tiene todavía menos masa, y es aún más fría. Con ayuda de la encuesta GEMS (por las siglas de Searching for Giant Exoplanets around M-dwarf Stars), han detectado un planeta gigante que orbita alrededor de la estrella principal. El planeta ha recibido la designación TOI-6383Ab. Resulta interesante porque el planeta tiene un tamaño y masa similar al de la segunda estrella. Algo que obliga a preguntarse cómo se forman los planetas masivos en sistemas de enanas rojas. Este sistema está a 560 años-luz de la Tierra.

La primera estrella tiene un 46% de la masa del Sol (y también un tamaño similar) y su temperatura en superficie es de 3170ºC. Es decir, aproximadamente el 60% de la temperatura de nuestra estrella. La segunda tiene el 20,5% de la masa del Sol y un 22% de su tamaño. La temperatura de su superficie es de 2848ºC. El planeta, TOI-6383Ab, por su parte, tiene una masa y tamaño comparable a los de Júpiter. Su período orbital es muy breve, de tan solo 1,79 días. Con la ayuda del telescopio TESS, el equipo está buscando planetas masivos en torno a enanas rojas.

El método de tránsito al rescate

Estas detecciones se realizan con el método de tránsito. Consiste en observar el brillo de una estrella en busca de caídas periódicas que podrían indicar el paso de un planeta, es decir, el tránsito, por delante de la estrella desde nuestra perspectiva. El exoplaneta fue detectado por el telescopio TESS. Posteriormente se confirmó su existencia con la ayuda de diferentes telescopios terrestres. El objetivo de esta encuesta astronómica es poner a prueba teorías sobre la formación de planetas. Algo que se puede dividir en dos grandes categorías con mecanismos diferentes.

El primer mecanismo es el del modelo de acreción del núcleo. En él, los planetas y males se van acumulando poco a poco alrededor de un núcleo que es cada vez más masivo. A partir de fragmentos muy pequeños, en una escala de tiempo suficientemente grande, terminamos llegando a la escala de planetas. El inconveniente es que este modelo se ha puesto en duda, en las últimas décadas, porque no encaja con las condiciones de formación de planetas en torno a enanas rojas. Generalmente, los discos protoplanetarios de este tipo de estrellas son menos masivos.

Por ello no deberían poder formar planetas gigantes. El hecho de haber descubierto varios de estos planetas indica que quizás no es el modelo correcto. El segundo mecanismo es el modelo de formación rápida. Es conocido también como el modelo de inestabilidad de disco. En él, lo que sucede es que diferentes regiones de un disco protoplanetario masivo colapsan bajo su propia gravedad. Esas regiones acumulan material y forman planetas a una velocidad mucho más alta que el modelo de acreción del núcleo. El descubrimiento de este exoplaneta masivo puede ayudar a entender qué modelo es el correcto.

El dilema de la formación de planetas masivos alrededor de enanas rojas

Es importante destacar que hasta la fecha solo se han descubierto 20 exoplanetas masivos alrededor de enanas rojas. La encuesta GEMS tiene como objetivo aumentar esta cifra hasta, al menos, 40 exoplanetas. Esto es necesario para que así se puedan llevar a cabo pruebas más precisas de estos modelos. Es decir, las enanas hojas no solo son interesantes por la búsqueda de posibles planetas que puedan tener condiciones habitables. También son lugares que permiten poner a prueba las teorías que se han desarrollado sobre la formación de planetas.

Concepto artístico de un planeta tapando a una enana roja como Próxima Centauri. Crédito: NRAO/AUI/NSF; D. Berry

En este caso, naturalmente, no estamos hablando de un planeta que pudiese tener condiciones habitables porque es mucho más masivo que la Tierra. Las enanas rojas son objeto de estudio desde hace muchos años por sus características. No podemos olvidar que son las estrellas más abundantes del universo, en secuencia principal. Es decir, en la fase de fusionar el hidrógeno que acumularon durante su infancia. Próxima Centauri, la estrella más cercana al Sistema Solar, es una enana roja. Nuestra estrella vivirá unos diez mil millones de años de principio a fin.

En comparación, Próxima Centauri se calcula que vivirá unos 3 o 4 billones de años. Por lo que un planeta rocoso que está en la zona habitable de este tipo de estrellas podría tener muchas oportunidades para llegar a desarrollar vida. Además, como son estrellas mucho más tenues que el Sol, es más fácil observarlas con nuestra tecnología. Será necesario esperar un tiempo para que la encuesta GEMS logre descubrir suficientes exoplanetas para entender cuál es el mecanismo que mejor explica la formación de planetas. Pero nos acercará un poco más a comprender mejor el universo…

Estudio

El estudio es L. Marta Bernabò, S. Kanodia, C. Canas et al.; «Searching for GEMS: TOI-6383Ab, a giant planet transiting an M3-dwarf star in a binary system». Está disponible para su consulta en arXiv, en este enlace.

Referencias: Universe Today