La distribución de los planetas en los más de cinco mil sistemas solares lejanos descubiertos constituye un complejo rompecabezas. Existe una región en el gráfico de órbitas planetarias, conocida como el “desierto de los Neptunos”, en la que hasta la fecha se han registrado muy pocos planetas similares a Neptuno con órbitas de entre dos y cuatro días de periodo alrededor de su estrella.

Ahora, un equipo científico coliderado por el IAA-CSIC y el IAC ha validado, mediante una novedosa técnica, nuevos planetas en torno a estrellas enanas rojas situados, precisamente, en ese desierto. El hallazgo se ha publicado en la revista Astronomy & Astrophysics.

El trabajo buscaba clarificar la naturaleza planetaria de trece Objetos de Interés de TESS (TOIs, por sus siglas en inglés), una misión de la NASA de búsqueda de planetas extrasolares. “Estos objetos podían resultar tanto planetas como otros cuerpos que los imitan fotométricamente, como las enanas marrones –consideradas el eslabón entre las estrellas de baja masa y los grandes planetas gaseosos– o los sistemas estelares binarios”, señala Alberto Peláez Torres, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) y del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) que encabeza el trabajo.

Metodología innovadora 

A la hora de escoger el método más adecuado para identificar la naturaleza de estos objetos planetarios sin clasificar, la estrella anfitriona –alrededor de la cual orbitan– desempeña un papel clave. En algunos casos, hay planetas que orbitan estrellas cuya debilidad impide llevar a cabo estudios con las técnicas más tradicionales. Esto es precisamente lo que ocurre con las enanas rojas, las estrellas anfitrionas en las que se centra esta investigación.

“Las estrellas de tipo M son ideales para descubrir posibles planetas pequeños que orbitan a su alrededor, debido a su baja temperatura y a su pequeño tamaño, que reduce el contraste entre los radios de la estrella y el planeta”, explica Alberto Peláez (IAA-CSIC)

Así, el grupo investigador ha optado por una metodología innovadora basada en fotometría de tránsitos multicolor, es decir, observar el brillo de una estrella a través de diferentes filtros de colores. Para ello han utilizado instrumentos terrestres como MuSCAT2, MuSCAT3 y LCO-SINISTRO, junto con observaciones de alta resolución espacial y las curvas de luz de TESS. Como resultado, han validado cinco de los candidatos a exoplanetas de TESS: TOI-1883b, TOI-2274b, TOI-2768b, TOI-4438b y TOI-5319b.

“Este estudio contribuye a consolidar la fotometría multicolor de tránsito como una técnica válida y eficiente en el campo de exoplanetas para confirmar o descartar la naturaleza planetaria de los candidatos propuestos por la misión TESS”, subraya Emma Esparza, investigadora del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y segunda autora del trabajo.

A este hallazgo se le suma un valor adicional, ya que varios de los cinco planetas validados, principalmente TOI-2768b, se ubican directamente en el desierto de los Neptunos. Esta región se caracteriza por la escasez de planetas del tamaño de Neptuno –cuatro veces el radio terrestre– lo que hace que el descubrimiento sea especialmente inusual. Diversos estudios señalan que en esta área ocurren fenómenos físicos que la “vacían” de planetas de estas características, como la pérdida de masa atmosférica debido a la irradiación de alta energía de su estrella, proceso conocido como fotoevaporación.

“El descubrimiento de planetas en el desierto de los Neptunos es crucial para el avance en el estudio de exoplanetas, pues investigar el estado de sus atmósferas podría arrojar luz sobre los fenómenos que afectan a estos planetas y explicar su escasez en dicha región”, apunta Alberto Peláez (IAA-CSIC).

Nueva definición empírica de sus límites

A lo largo de los años, los hallazgos planetarios han evidenciado que el desierto de los Neptunos, un concepto propuesto en 2016 que incluía planetas con períodos orbitales de entre uno y cuatro días y radios de entre dos y seis veces el de la Tierra, no coincide con la distribución actual de exoplanetas.

Con esta premisa, el estudio ahora publicado propone una nueva definición del desierto de los Neptunos, que abarca únicamente planetas de entre dos y diez veces el tamaño de la Tierra, y que, además, deben orbitar muy cerca de su estrella: si tienen un tamaño pequeño dentro de este rango, completan una órbita en un solo día; si son más grandes, les toma alrededor de tres días.

Este trabajo no cuenta con una muestra lo suficientemente representativa de planetas validados –cerca o dentro del desierto de los Neptunos– como para ofrecer datos estadísticos concluyentes. “Aun así, los planetas descubiertos abren la puerta a futuros estudios sobre su masa, densidad y caracterización atmosférica, lo que podría proporcionar información clave para entender la naturaleza física de esta región del espacio”, concluye Alberto Peláez (IAA-CSIC).

Referencia:

‘Validation of up to seven TESS planet candidates through multi-colour transit photometry using MuSCAT2 data’. Astronomy & Astrophysics