Descubierto un planeta tardío que desafía las teorías sobre la formación planetaria

Un equipo científico internacional ha descubierto una característica inusual en el sistema planetario que rodea a la estrella llamada LHS 1903. El orden de sus planetas desafía las teorías actuales sobre formación planetaria. Los científicos creen que el planeta más lejano del sistema podría ser rocoso (en lugar de gaseoso, como cabría esperar) y que se formó más tarde y en un entorno diferente al de los demás planetas que orbitan alrededor de la estrella. El equipo, en el que participan investigadores del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) en el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC), ha detallado estos sorprendentes resultados en un artículo publicado ayer en la revista Science.

Los ocho planetas del Sistema Solar (Mercurio, Venus, la Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) pueden clasificarse en dos tipos diferentes: rocosos y gaseosos. Los planetas interiores más cercanos al Sol (de Mercurio a Marte) son rocosos, y los planetas exteriores (de Júpiter a Neptuno) son gaseosos.

«Este patrón general, según el cual los sistemas planetarios se forman con planetas rocosos más cercanos a su estrella, seguidos de planetas gaseosos como cuerpos exteriores, se ha observado comúnmente en todo el universo. Es lo que predicen las teorías actuales sobre la formación de planetas y lo que las observaciones han confirmado ampliamente», explica Ignasi Ribas, investigador del IEEC en el ICE-CSIC y uno de los autores del estudio.

Eso fue hasta que los científicos observaron más detenidamente el sistema planetario que rodea a la estrella LHS 1903 con el satélite Cheops (CHaracterising ExOPlanet Satellite) de la Agencia Espacial Europea (ESA). Lo que acaban de descubrir podría dar un vuelco a nuestra comprensión de cómo se forman los planetas.

LHS 1903 es una pequeña estrella enana roja de tipo M, más fría y menos brillante que el Sol. Thomas Wilson, de la Universidad de Warwick (Reino Unido), y su equipo internacional combinaron los esfuerzos de varios telescopios espaciales y terrestres para clasificar tres planetas que habían detectado orbitando alrededor de LHS 1903. Llegaron a la conclusión de que el planeta más interno parecía ser rocoso, y los dos siguientes, gaseosos.

Hasta aquí, todo normal. No fue hasta que Wilson y sus colegas analizaron las observaciones realizadas por Cheops que descubrieron algo extraño: los datos mostraban un cuarto planeta pequeño, el más alejado de LHS 1903. Y, tras un examen más detallado, los científicos se sorprendieron al descubrir que este planeta parece ser rocoso.

«Esto lo convierte en un sistema con un orden planetario rocoso, gaseoso, gaseoso y luego rocoso de nuevo. Los planetas rocosos no suelen formarse tan lejos de su estrella», afirma Wilson.

Las teorías actuales sobre la formación de planetas predicen que los planetas interiores de un sistema son pequeños y rocosos, porque cerca de la estrella la radiación es tan potente que barre la mayor parte del gas que rodea el núcleo rocoso de los planetas. Más lejos de la estrella, en la parte exterior de un sistema planetario, las condiciones son lo suficientemente frías como para que una atmósfera densa se acumule en un planeta gaseoso.

Maximilian Günther, científico de proyecto de Cheops, se muestra entusiasmado: «Mucho de lo que se sabe sobre cómo se forman y evolucionan los planetas sigue siendo un misterio. Encontrar pistas como esta para resolver este rompecabezas es precisamente la razón de ser de Cheops».

Los científicos no se apresuran a decir que una teoría establecida debe reconsiderarse basándose en una sola observación contradictoria. Por lo tanto, Wilson y sus colegas se propusieron explorar varias explicaciones de por qué este extraño planeta rocoso rompe el patrón familiar.

¿Acaso el planeta, por ejemplo, fue golpeado en algún momento de su pasado por un asteroide gigante, un cometa u otro objeto grande que destruyó su atmósfera? ¿O acaso los planetas alrededor de LHS 1903 intercambiaron sus posiciones en algún momento de su evolución? Tras probar estas hipótesis mediante simulaciones y cálculos de los tiempos orbitales de los planetas, el equipo científico las descartó.

En cambio, su investigación les llevó a una explicación más intrigante: los planetas podrían haberse formado uno tras otro, en lugar de al mismo tiempo. Según nuestros conocimientos actuales, los planetas se forman a partir de discos de gas y polvo (discos protoplanetarios) que se agrupan en embriones planetarios aproximadamente al mismo tiempo. Estos grupos evolucionan luego hasta convertirse en planetas de diferentes tamaños y composiciones a lo largo de millones de años.

Por el contrario, aquí los investigadores descubrieron un sistema planetario en el que la estrella podría haber dado a luz a sus cuatro planetas uno tras otro, en lugar de tener «cuatrillizos» a la vez. Esta idea, conocida como formación planetaria de adentro hacia afuera (inside-out planet formation), fue propuesta por los científicos como una teoría hace aproximadamente una década, pero hasta ahora nunca se había encontrado una prueba tan sólida.

Esta conclusión viene acompañada de una consecuencia adicional: al igual que nuestros hermanos menores crecen en un mundo diferente al de nuestra infancia, este pequeño planeta rocoso parece que ha evolucionado y se ha formado en un entorno muy diferente al de sus hermanos mayores.

«Cuando se formó este planeta exterior, es posible que el sistema ya se hubiera quedado sin gas, que es considerado vital para la formación de planetas. Sin embargo, aquí hay un pequeño mundo rocoso que desafía las expectativas. Parece que hemos encontrado la primera prueba de un planeta que se formó en lo que llamamos un entorno empobrecido en gas», afirma Wilson.

Este pequeño mundo rocoso es o bien un caso atípico, o bien la primera prueba de una tendencia que aún desconocíamos. En cualquier caso, su descubrimiento exige una explicación que va más allá de nuestras teorías habituales sobre la formación de planetas.

«Históricamente, las teorías sobre la formación de planetas se basan en lo que vemos y sabemos sobre nuestro Sistema Solar», señala Isabel Rebollido, actualmente investigadora de la ESA. «A medida que vemos más y más sistemas exoplanetarios diferentes, estamos empezando a revisar estas teorías».

Conforme mejoran los instrumentos de observación, se descubren sistemas planetarios cada vez más «extraños» en la inmensidad del espacio, lo que nos obliga a cuestionar nuestros conocimientos y nos hace reconsiderar las teorías establecidas sobre la formación de planetas. En última instancia, estos descubrimientos nos están ayudando a comprender cómo encaja el Sistema Solar en la gran familia de sistemas planetarios diversos. Tal vez, después de todo, el extraño sea nuestro Sistema Solar.

Autor Principal en el IEEC

Ignasi Ribas

Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC)
Correo electrónico: iribas@ieec.cat, iribas@ice.csic.es