Un equipo de investigadores granadinos descubre un exoplaneta gigante con una densidad similar al algodón de azúcar

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Un equipo de astrónomos, dirigido por el investigador Francisco J. Pozuelos, del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), ha anunciado el descubrimiento de un planeta extraordinariamente ligero que orbita alrededor de una estrella lejana de nuestra galaxia. Este fascinante hallazgo desafía nuestra comprensión actual de la formación de planetas gigantes y ultraligeros.

El planeta, denominado WASP-193b, ha captado la atención de la comunidad científica debido a su tamaño inusualmente grande y a su densidad extremadamente baja. A pesar de ser aproximadamente un 50 % más grande que Júpiter, su densidad es solo una fracción de la del gigante gaseoso, comparable a la del algodón de azúcar.

Este descubrimiento, publicado en la prestigiosa revista Nature Astronomy, representa un desafío a las teorías actuales de la formación planetaria. Los astrónomos están desconcertados por la naturaleza esponjosa de este planeta y su aparente falta de atracción gravitatoria significativa sobre su estrella anfitriona.

WASP-193b es el segundo planeta más ligero descubierto hasta la fecha, solo superado por Kepler 51d, un planeta de tamaño similar a Neptuno. Las dimensiones del planeta recién descubierto, combinadas con su densidad extremadamente baja, hacen de WASP-193b una auténtica rareza entre los más de cinco mil exoplanetas descubiertos hasta la fecha.

«Estos 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. «Se trata de un caso extremo de una clase de planetas llamados Júpiter ‘hinchados’ o ‘esponjosos’. Sabemos de ellos desde hace quince años, pero siguen siendo un verdadero misterio».

«Este planeta desafía todas nuestras teorías actuales sobre la formación planetaria», añade el autor del estudio, Francisco J. Pozuelos, astrónomo del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC). «No podemos explicar cómo se formó este planeta. Necesitamos observaciones detalladas de su atmósfera para comprender su evolución».

El nuevo planeta fue descubierto por WASP (Wide Angle Search for Planets), una colaboración internacional que opera con dos observatorios robóticos en ambos hemisferios. Cada observatorio emplea un conjunto de cámaras de campo amplio 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 del 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 coherente con el paso de un «super-Júpiter» gigante por delante de la estrella cada 6,25 días.

Para calcular la masa del planeta, así como su densidad y posible composición, el equipo utilizó el método de la velocidad radial. Esta técnica analiza pequeñas oscilaciones en el movimiento de la estrella debidas a la atracción de un planeta que orbita a su alrededor. Estas variaciones se reflejan en desplazamientos de 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, situados en el Observatorio de La Silla, Chile. La sorpresa fue que apenas se detectaron cambios significativos en la velocidad radial de la estrella. «Lo sorprendente es que, a pesar de su enorme tamaño, este planeta es tan ligero que apenas ejerce una atracción detectable sobre su estrella», explica Pozuelos.

«Tardamos casi cuatro años en reunir todos los datos necesarios para obtener la masa de WASP-193b», explica Khalid Barkaoui, investigador postdoctoral del MIT, la Universidad de Lieja y el Instituto de Astrofísica de Canarias, y colíder del estudio junto con Pozuelos.

«Al principio, las densidades que obtuvimos eran tan extraordinariamente bajas que nos costaba creerlas», comenta Pozuelos. «Por eso repetimos varias veces todo el proceso de análisis de datos, utilizando códigos y metodologías diferentes, para asegurarnos de que se trataba de la densidad real del planeta, por muy inusual que pareciera».

Los cálculos confirman que WASP-193b tiene una masa aproximada de 0,14 veces la de Júpiter y una densidad de 0,059 gramos por centímetro cúbico, considerablemente inferior a la de Júpiter y la Tierra, pero similar a los 0,05 gramos por centímetro cúbico del algodón de azúcar.

«El planeta es tan ligero que resulta difícil imaginar un material análogo en estado sólido», afirma Julien De Wit, del Instituto Tecnológico de Massachusetts. «La razón por la que se parece al algodón de azúcar es porque ambos son prácticamente aire. El planeta es básicamente superesponjoso».

Según los autores, WASP-193b puede tener una atmósfera compuesta predominantemente de hidrógeno y helio, varias decenas de miles de kilómetros más extensa que la atmósfera de Júpiter. Actualmente, ningún modelo de formación planetaria puede explicar un planeta con una atmósfera de estas proporciones.

«WASP-193b es un gran misterio», concluye Pozuelos. «De los pocos planetas ultraligeros conocidos, éste es el mejor candidato para ser estudiado por el telescopio espacial James Webb y comprender por fin cómo puede formarse un planeta tan ligero como un algodón de azúcar».

Este descubrimiento pone de manifiesto la necesidad de seguir explorando los límites de nuestros conocimientos sobre los exoplanetas y sus orígenes. WASP-193b se ha convertido en un candidato prioritario para futuras investigaciones, incluido el análisis detallado de su atmósfera mediante el telescopio espacial James Webb.