Descubren "un planeta gigantesco pero con la densidad de un algodón de azúcar"

El dulce de algodón de azúcar, el que se come en las ferias y tiene esa característica textura, tiene una densidad de 0,05 gramos.

Ahora imaginen un planeta "hecho de algodón de azúcar". Los cálculos confirman que el exoplaneta que han descubierto los miembros del proyecto internacional WASP tiene la misma densidad: 0,059 gramos por centímetro cúbico. Según sus palabras, "el planeta es tan ligero que resulta difícil imaginar un material análogo en estado sólido". Lo ha explicado Julien De Wit, uno de los autores del estudio: "La razón por la que se asemeja al algodón de azúcar es porque ambos son prácticamente aire. El planeta es básicamente súper esponjoso."

De Wit forma parte de un equipo internacional, en el que también participa el investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía Francisco J. Pozuelos. Lo que han descubierto es un exoplaneta "extraordinariamente ligero" y cuya densidad lo convierte automáticamente "en una auténtica rareza entre los más de cinco mil exoplanetas descubiertos hasta la fecha".

Lo han descrito muy gráficamente diciendo que es más grande que Júpiter -el 50% más grande- pero tiene, así lo describen poéticamente sus descubridores, "la densidad del algodón de azúcar".

A estos planetas los suelen llamar los astrofísicos "planetas hinchados o esponjosos". La ciencia los conoce desde hace quince años, pero siguen siendo un auténtico misterio. El hallazgo lo publica la revista Nature Astronomy y servirá, explican sus autores, "para entender mejor la formación de planetas gigantes y ultraligeros".

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El nuevo planeta, al que se ha bautizado como WASP-193b, es el 50% más grande que Júpiter pero su densidad es aproximadamente una décima parte de la del gigante gaseoso, un valor extremadamente bajo. Se ha convertido ya en "el segundo planeta más ligero descubierto hasta la fecha". Solo lo supera el llamado "Kepler 51d", un planeta de tamaño similar a Neptuno pero con una masa mínima.

"Este tipo de planetas gigantes extremadamente ligeros son muy raros de encontrar", afirma Julien de Wit, coautor del estudio y profesor adjunto del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT. "Este planeta desafía todas nuestras actuales teorías de formación planetaria", añade el astrónomo Francisco J. Pozuelos, porque "no podemos explicar cómo se formó este planeta. Necesitamos observaciones detalladas de su atmósfera para poder entender su evolución". Según los autores, es posible que WASP-193b tenga una atmósfera predominantemente compuesta de hidrógeno y helio, varias decenas de miles de kilómetros más extensa que la atmósfera de Júpiter. En la actualidad, ningún modelo de formación planetaria puede explicar un planeta con una atmósfera de estas proporciones.

El nuevo planeta fue descubierto por el proyecto WASP (Wide Angle Search for Planets), una colaboración internacional que opera conjuntamente dos observatorios en ambos hemisferios. Cada observatorio emplea un conjunto de cámaras de gran campo para medir el brillo de miles de estrellas individuales en todo el cielo.

A partir de observaciones obtenidas entre 2006 y 2008, y posteriormente entre 2011 y 2012, el observatorio WAPS-Sur detectó disminuciones periódicas en el brillo de WASP-193, una estrella similar al Sol situada a unos 1200 años luz de la Tierra. El análisis de estos tránsitos periódicos fue consistente con el paso de un gigantesco "súper-Júpiter" por delante de la estrella cada 6,25 días.

Para calcular la masa del planeta, así como su densidad y posible composición, el equipo empleó el método de las velocidades radiales. Esta técnica analiza las pequeñas oscilaciones en el movimiento de la estrella debido a la atracción de un planeta que orbita a su alrededor. Estas variaciones se reflejan en desplazamientos en la longitud de onda del espectro de la estrella. Cuanto más masivo sea el planeta, mayor será el desplazamiento observado en el espectro de la estrella.

En el caso de WASP-193b, se analizaron espectros de alta resolución de la estrella obtenidos por los espectrógrafos HARPS y CORALIE, ubicados en el observatorio de La Silla, en Chile. La sorpresa fue que apenas se detectaron cambios significativos en la velocidad radial de la estrella. "Lo alucinante es que, a pesar de su descomunal tamaño, este planeta es tan ligero que apenas ejerce una atracción detectable sobre su estrella", explica Pozuelos.

"Nos llevó casi cuatro años recopilar todos los datos necesarios para obtener la masa de WASP-193b", explica Khalid Barkaoui, postdoctorado en el MIT, la Universidad de Lieja y el Instituto de Astrofísica de Canarias, y colíder del estudio junto con Pozuelos.

"Al principio, las densidades que obteníamos eran tan extraordinariamente bajas que nos costaba creerlas", comenta Pozuelos. "Por ello, repetimos el proceso completo de análisis de datos varias veces, empleando diferentes códigos y metodologías, para asegurarnos de que era la densidad real del planeta, por muy inusual que pareciera". "WASP-193b es un gran misterio", concluye Pozuelos. "De los pocos planetas ultraligeros conocidos, este el mejor candidato para ser estudiado por el telescopio espacial James Webb y comprender finalmente cómo puede llegar a formarse un planeta tan liviano como el algodón de azúcar".

¿Cuántos planetas hay?

Los exoplanetas, planetas que orbitan una estrella fuera de nuestro sistema solar, son una ventana a la vastedad y diversidad del cosmos. A partir de 2022, se han confirmado más de 5.000 exoplanetas, un número que sigue creciendo gracias a las misiones espaciales y los avances tecnológicos en telescopios y métodos de detección. El primer exoplaneta descubierto alrededor de una estrella similar al Sol fue 51 Pegasi b en 1995, un hito que marcó el comienzo de una nueva era en la astronomía y que fue reconocido con el Premio Nobel de Física en 2019.

Entre los exoplanetas más curiosos se encuentra TOI-1452b, apodado candidato a Water World, que podría tener una superficie oceánica profunda y una composición rocosa y metálica similar a la de la Tierra, con una proporción de agua mucho mayor que la de nuestro planeta. Otro exoplaneta intrigante es WASP-39 b, conocido por ser el primer hallazgo con dióxido de carbono atmosférico, lo que proporciona pistas sobre su atmósfera y posibles procesos químicos. Además, está WASP-103 b, con una forma inusual que recuerda a un balón de rugby, probablemente debido a las intensas fuerzas gravitacionales de su estrella cercana.

Estos descubrimientos no solo amplían nuestro conocimiento sobre la formación y la diversidad de los sistemas planetarios, sino que también plantean preguntas fundamentales sobre la posibilidad de vida en otros mundos y la singularidad de la Tierra en el universo. La búsqueda de exoplanetas ha revelado que muchos de ellos se encuentran en la llamada zona habitable de sus estrellas, donde las condiciones podrían ser adecuadas para la existencia de agua líquida y, por ende, de vida tal como la conocemos.

La exploración de exoplanetas también desafía nuestras nociones preconcebidas sobre lo que constituye un sistema planetario. Por ejemplo, el sistema Kepler-11 demostró que hasta cinco planetas pueden orbitar de forma estable una estrella a una distancia similar a la de Mercurio en torno a nuestro Sol. Además, el descubrimiento de Kepler-16b, un mundo que orbita alrededor de dos estrellas, nos recuerda a Tatooine, el célebre planeta de Star Wars, y muestra que la realidad a veces puede superar a la ficción.