Desvelan, por fin, el misterio de los 'Júpiter calientes'

Los llamados 'Júpiter calientes' se encuentran entre los planetas más extremos de la galaxia. Hasta ahora los astrónomos han confirmado alrededor de 5.600 exoplanetas en algo más de 4.000 sistemas estelares diferentes, pero sólo cerca de 500 pertenecen a la categoría de Júpiter calientes: enormes mundos similares a Júpiter que orbitan muy cerca de su estrella, algunos incluso tan cerca como Mercurio de nuestro Sol. Nadie sabe cómo estos mundos tan grandes se las han arreglado para terminar en órbitas tan próximas a sus estrellas madre, pero los astrónomos creen que no se formaron allí, sino que nacieron mucho más lejos y que sólo después migraron hasta sus posiciones actuales. Las primeras etapas de este proceso rara vez se han observado, pero ahora un equipo de astrónomos del MIT, la Universidad Penn State y otras instituciones, entre ellas el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), han descubierto al 'progenitor' de un Júpiter caliente, una especie de planeta juvenil en una órbita extremadamente excéntrica alrededor de una estrella que se encuentra a 1.100 años luz de la Tierra. Si ese mundo formara parte de nuestro Sistema Solar, su inusual trayectoria lo llevaría a acercarse al Sol diez veces más que el propio Mercurio, para salir después disparado, pasar cerca de la Tierra y dar de nuevo la vuelta. El estudio se acaba de publicar en 'Nature'. «Estamos especialmente interesados -afirma Enric Pallé, investigador del IAC y coautor del artículo- en lo que podamos aprender sobre la dinámica de la atmósfera de este planeta después de que realice una de sus abrasadoras aproximaciones a su estrella». Denominado TIC 241249530 b, el peculiar planeta no sólo sigue una de las órbitas más alargadas de todos los exoplanetas en tránsito conocidos, sino que también es 'retrógrado', es decir, que gira en dirección opuesta a la rotación de su estrella anfitriona, lo que arroja luz sobre el misterio de cómo estos gigantes gaseosos de gran masa terminan por convertirse en lo que son. Los investigadores llevaron a cabo simulaciones de esa dinámica orbital y descubrieron que la órbita altamente excéntrica y el hecho de que sea retrógrada son señales de que probablemente esté evolucionando hacia un Júpiter caliente en un proceso por el cual la órbita de un planeta 'se tambalea' y va encogiendo progresivamente. En el caso de TIC 241249530 b, los investigadores determinaron que orbita alrededor de una estrella primaria que a su vez gira alrededor de una estrella secundaria, como parte de un sistema binario estelar. Las interacciones cruzadas entre las dos estrellas y están haciendo, según el estudio, que el planeta se vaya acercando gradualmente a su estrella a medida que pasa el tiempo. Actualmente, la órbita de TIC 241249530 tiene una marcada forma elíptica y tarda 167 días en completarse. Pero los investigadores creen que dentro de unos mil millones de años habrá migrado a una órbita mucho más circular y estrecha, y que terminará girando alrededor de la estrella cada pocos días. Momento en que ya habrá evolucionado hasta convertirse en un Júpiter caliente. «Este nuevo planeta -afirma Sarah Millholland, del Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT y coautora del artículo- respalda la teoría de que la migración de alta excentricidad debería representar una fracción de los Júpiter calientes. Creemos que cuando se formó este planeta, lo hizo como un mundo frío. Y que debido a su espectacular dinámica orbital, se convertirá en un Júpiter caliente en unos mil millones de años, con temperaturas de varios miles de grados. Así que es un gran cambio con respecto a donde empezó». TIC 241249530 fue detectado por primera vez en enero de 2020 en datos tomados por el Satélite de Estudio de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA, una misión dirigida por el MIT que monitorea el brillo de las estrellas cercanas en busca de 'tránsitos', o breves caídas en la luz de las estrellas que podrían indicar la presencia de un planeta pasando por delante de ella. ¿Pero cómo puede el planeta haber caído en una órbita tan extrema? ¿Y cómo pudo evolucionar su excentricidad de esa forma tan radical? Para obtener respuestas, Millholland y su equipo modelaron las complejas interacciones gravitacionales entre TIC 241249530, su estrella, y la segunda estrella cercana. Los investigadores ya habían observado que las dos estrellas orbitan entre sí en un sistema binario, mientras que el planeta gira alrededor de la estrella más cercana. Algo parecido a un artista de circo que hace girar un aro alrededor de su cintura al mismo tiempo que hace girar otro alrededor de su muñeca. Fueron necesarias múltiples simulaciones, cada una con un conjunto diferente de condiciones iniciales, para ver cuál de ellas, al hacerla avanzar durante varios miles de millones de años, era capaz de producir la configuración de órbitas planetarias y estelares que el equipo observa en la actualidad. El segundo paso fue avanzar hacia el futuro para que la simulación predijera cómo evolucionará el sistema en los próximos miles de millones de años. El resultado fue que lo más probable es que el nuevo planeta esté evolucionando hacia un Júpiter caliente . Nacido hace miles de millones de años lejos de su estrella como un Júpiter frío (como el nuestro), seguramente TIC 241249530 seguía entonces una trayectoria circular. Esta órbita convencional, sin embargo, se fue 'estirando' poco a poco hasta volverse excéntrica, debido a las fuerzas gravitatorias procedentes de la órbita desalineada de la estrella con su compañera binaria. «Aunque no podemos rebobinar exactamente y ver el proceso de migración planetaria en tiempo real -explica Arvind Gupta, autor principal del artículo-, este exoplaneta sirve como una especie de instantánea del proceso de migración. Planetas como éste son increíblemente raros y difíciles de encontrar, y esperamos que pueda ayudarnos a desentrañar la historia de la formación de los Júpiter calientes«. «Es un proceso bastante extremo en el sentido de que los cambios en la órbita del planeta son masivos -añade Millholland-. Es una gran danza de órbitas que se está produciendo a lo largo de miles de millones de años, y el planeta, simplemente, sigue el camino. Según las simulaciones, en otros mil millones de años la órbita de TIC 241249530 se estabilizará en una trayectoria circular y cercana alrededor de su estrella.«Entonces -sentencia la investigadora- el planeta se convertirá totalmente en un Júpiter caliente». Lo que sucede en este lejano sistema, concluye Millholland, «resalta cuán increíblemente diversos pueden ser los exoplanetas. Son mundos misteriosos que pueden tener órbitas salvajes que cuentan la historia de cómo llegaron allí y hacia dónde se dirigen. Y para este planeta, el viaje aún no ha terminado».