Dos exoplanetas podrían ser mundos de agua, según hallazgo de Hubble y Spitzer
Un equipo dirigido por investigadores de la
Universidad de Montreal ha encontrado evidencia de que dos exoplanetas que
orbitan alrededor de una estrella enana roja son “mundos de agua”, en los que
el agua constituye una gran parte de su volumen. Estos mundos, situados en un
sistema planetario a 218 años luz de distancia en la constelación de Lyra, no
se parecen a ningún planeta de nuestro sistema solar.
El equipo, dirigido por Caroline Piaulet, del
Instituto Trottier de Investigación sobre Exoplanetas en la Universidad de
Montreal, publicó el 15 de diciembre un detallado estudio de este sistema
planetario, conocido como Kepler-138, en la revista científica Nature
Astronomy.
Piaulet y sus colegas observaron los exoplanetas
Kepler-138 c y Kepler-138 d con los telescopios espaciales de la NASA Hubble y
Spitzer —este último ya retirado—, y descubrieron que los planetas podrían
estar compuestos en gran parte por agua. Estos dos planetas y Kepler-138 b, un
compañero planetario más pequeño y más cercano a la estrella, habían sido
descubiertos anteriormente por el telescopio espacial Kepler de la NASA. El
nuevo estudio también encontró evidencia de un cuarto planeta.
No se detectó agua directamente en Kepler-138 c y d,
pero al comparar los tamaños y las masas de estos planetas con los modelos, los
astrónomos concluyeron que una fracción significativa de su volumen —hasta la
mitad de este— debería estar hecha de materiales más ligeros que la roca pero
más pesados que el hidrógeno o el helio (que constituyen la mayor parte de los
planetas gigantes gaseosos, como Júpiter). El más común de estos posibles
materiales es el agua.
“Antes pensábamos que los planetas que eran un poco
más grandes que la Tierra eran grandes bolas de metal y roca, como versiones a
escala de la Tierra, y por eso los llamamos súper-Tierras”, explicó Björn
Benneke, coautor del estudio y profesor de astrofísica en la Universidad de
Montreal. “Sin embargo, ahora hemos demostrado que estos dos planetas,
Kepler-138 c y d, son de naturaleza muy diferente y que una gran fracción de su
volumen total probablemente esté compuesta de agua. Hasta ahora, es la mejor
evidencia de mundos de agua, un tipo de planetas cuya existencia fue postulada
en teoría por los astrónomos durante mucho tiempo”.
Con un volumen más de tres veces mayor que el de la
Tierra y con más del doble de la masa, los planetas c y d tienen densidades
mucho más bajas que la Tierra. Esto es sorprendente porque la mayoría de los
planetas apenas un poco más grandes que la Tierra que han sido estudiados en
detalle hasta ahora parecían ser todos mundos rocosos como el nuestro. La
comparación más cercana a estos dos planetas, según los investigadores, serían
algunas de las lunas heladas del sistema solar exterior, que también están
compuestas en gran parte por agua que rodea un núcleo rocoso.
“Imaginemos versiones más grandes de Europa o
Encélado, las lunas abundantes en agua que orbitan alrededor de Júpiter y
Saturno, pero acercándolas mucho más a su estrella”, explicó Piaulet. “En lugar
de una superficie helada, albergarían grandes capas de vapor de agua”.
Los investigadores advierten que los planetas
podrían no tener océanos directamente en su superficie como los de la Tierra.
“La temperatura en la atmósfera de Kepler-138 d está probablemente por encima
del punto de ebullición del agua, y esperamos ver en este planeta una atmósfera
densa y espesa hecha de vapor. Solo bajo esa atmósfera vaporosa podría haber
agua líquida a alta presión, o incluso agua en otra fase que ocurre a altas
presiones, llamada fluido supercrítico”, dijo Piaulet.
En 2014, los datos del telescopio espacial Kepler de
la NASA permitieron a los astrónomos anunciar la detección de tres planetas en
órbita alrededor de Kepler-138. Esto se basó en una disminución medible en la
luz de la estrella cuando el planeta pasó momentáneamente frente a ella.
Benneke y su compañera Diana Dragomir, de la
Universidad de Nuevo México, tuvieron la idea de volver a observar el sistema
planetario con los telescopios espaciales Hubble y Spitzer entre 2014 y 2016
para captar más tránsitos de Kepler-138 d, el tercer planeta del sistema, con
el fin de estudiar su atmósfera.
Un nuevo
exoplaneta en el sistema
Los dos mundos de agua posibles, Kepler-138 c y d,
no se encuentran en la zona habitable, o la región alrededor de una estrella
donde las temperaturas permitirían la presencia de agua líquida en la
superficie de un planeta rocoso. Pero en los datos de Hubble y Spitzer, los
investigadores también encontraron evidencia de un nuevo planeta del sistema,
Kepler-138 e, dentro de la zona habitable.
Este planeta recién descubierto es pequeño y está
más lejos de su estrella que los otros tres, y tarda 38 días en completar una
órbita. Sin embargo, la naturaleza de este nuevo planeta sigue siendo una
incógnita porque no parece transitar por su estrella anfitriona. La observación
del tránsito de este exoplaneta habría permitido a los astrónomos determinar su
tamaño.
Ahora, con Kepler-138 e en la mira, se midieron de
nuevo las masas de los planetas conocidos anteriormente mediante el método de
variación del tiempo de tránsito, que consiste en registrar pequeñas
variaciones en el momento preciso del tránsito de los planetas por delante de
su estrella que son causadas por la atracción gravitatoria de otros planetas
cercanos.
Los investigadores se llevaron otra sorpresa al
descubrir que los dos mundos de agua, Kepler-138 c y d, son planetas “gemelos”,
con prácticamente el mismo tamaño y la misma masa, mientras que antes se
pensaba que eran radicalmente diferentes. Por otra parte, se ha confirmado que
el planeta más cercano, Kepler-138 b, es un planeta pequeño que tiene la masa
de Marte, lo que lo hace uno de los exoplanetas más pequeños conocidos hasta la
fecha.
“A medida que nuestros instrumentos y técnicas se
vuelven lo suficientemente sensibles como para encontrar y estudiar planetas
que están más alejados de sus estrellas, podríamos comenzar a encontrar mucho
más de estos mundos de agua”, concluyó Benneke.
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