Cheops explora misteriosos mini-neptunos calientes
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La misión exoplanetaria Cheops de la ESA ha confirmado la existencia de cuatro exoplanetas calientes que orbitan alrededor de cuatro estrellas en nuestra Vía Láctea. Estos exoplanetas tienen tamaños entre la Tierra y Neptuno y orbitan sus estrellas más cerca que Mercurio de nuestro Sol.
Estos llamados mini-Neptunos son diferentes a cualquier planeta de nuestro sistema solar y proporcionan un “eslabón perdido” entre los planetas similares a la Tierra y Neptuno que aún no se comprende. Los mini-neptunos se encuentran entre los tipos más comunes de exoplanetas conocidos, y los astrónomos están comenzando a encontrar más y más estrellas brillantes en órbita.
Los Mini-Neptunos son objetos misteriosos. Son más pequeños, más fríos y más difíciles de encontrar que los llamados exoplanetas calientes de Júpiter, que se han encontrado en abundancia. Mientras que los Júpiter calientes orbitan su estrella en horas o días y normalmente tienen temperaturas superficiales por encima de los 1000 °C, los mini-Neptunos calientes tardan más en orbitar su estrella anfitriona y tienen temperaturas superficiales más frías en solo unos 300 °C.
La primera señal de la existencia de estos cuatro nuevos exoplanetas ha sido encontrada por la misión TESS de la NASA. Sin embargo, esta nave espacial solo buscó cada estrella durante 27 días. Se ha detectado una pista para un tránsito, la disminución de la luz cuando un planeta pasa frente a su estrella desde nuestra perspectiva, para cada estrella. Durante su misión extendida, TESS volvió a visitar estas estrellas y se volvió a ver el mismo tránsito, lo que implica la existencia de planetas.
Los científicos calcularon los períodos orbitales más probables y apuntaron a Cheops a las mismas estrellas cuando esperaban que los planetas transitaran. Durante este procedimiento aleatorio, Cheops pudo medir un tránsito para cada uno de los exoplanetas, confirmando su existencia, descubriendo sus verdaderos períodos orbitales y dando un nuevo paso en su caracterización.
Los cuatro planetas recién descubiertos tienen órbitas de entre 21 y 53 días alrededor de cuatro estrellas diferentes. Su descubrimiento es clave porque acerca nuestra muestra de exoplanetas conocidos a las órbitas más largas que encontramos en nuestro propio sistema solar.
Una de las preguntas persistentes sobre los mini-Neptunes es de qué están hechos. Los astrónomos predicen que tienen un núcleo ferrorocoso con gruesas capas exteriores de material más ligero. Diferentes teorías predicen diferentes capas exteriores: ¿tienen océanos profundos de agua líquida, una atmósfera inflada con hidrógeno y helio, o una atmósfera de vapor de agua pura?
Descubrir la composición de los mini-Neptunos es importante para comprender la historia de la formación de este tipo de planetas. Los mini-Neptunos ricos en agua probablemente se formaron muy lejos en las regiones heladas de su sistema planetario antes de migrar hacia el interior, mientras que las combinaciones de roca y gas nos dirían que estos planetas se quedaron donde estaban.
Las nuevas mediciones de Cheops permitieron determinar el radio de los cuatro exoplanetas, mientras que su masa se pudo determinar utilizando observaciones de telescopios terrestres. La combinación de la masa y el radio de un planeta da una estimación de su densidad total.
La densidad solo puede dar una primera estimación de la masa del núcleo ferro-rocoso. Si bien esta nueva información de densidad es un avance importante en la comprensión de los mini-Neptunos, no contiene suficiente información para ofrecer una conclusión para las capas externas.
Los cuatro exoplanetas recientemente confirmados orbitan estrellas brillantes, lo que los convierte en los candidatos perfectos para una visita de seguimiento al Telescopio Espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA o la futura misión Ariel de la ESA. Estas misiones espectroscópicas podrían descubrir qué contienen sus atmósferas y dar una respuesta definitiva a la composición de sus capas exteriores.
Se necesita una caracterización completa para comprender cómo se formaron estos cuerpos. Conocer la composición de estos planetas nos dirá por qué mecanismo se formaron en los primeros sistemas planetarios. Esto nos ayuda a comprender mejor los orígenes y la evolución de nuestro propio sistema solar.
Los resultados se han publicado en cuatro artículos:
‘Parámetros refinados del sistema planetario HD 22946 y el período orbital real del planeta d‘ por Z. Garai et al. se publica en Astronomy & Astrophysics. (acceso libre)
‘Dos Neptunos calientes transitando HIP 9618 revelados por TESS & Cheops‘ por HP Osborn et al. se publica en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. (acceso libre)
‘TESS y CHEOPS descubren dos subneptunos calientes que transitan por la brillante enana K HD15906‘ por A. Tuson et al. se publica en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. (acceso libre)
‘TOI-5678 b: un planeta con la masa de Neptuno en tránsito de 48 días caracterizado por CHEOPS y HARPS‘ por S. Ulmer-Moll et al. se publica en Astronomy & Astrophysics. (acceso libre)
Astrobiología
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