Cómo el planeta infierno se volvió tan caliente

Una nueva investigación arroja luz sobre cómo el planeta 55 Cnc e, apodado 'Janssen', se calentó tanto y cómo otros mundos podrían llegar a ser demasiado calientes para la vida.

Ese mundo rocoso orbita tan cerca de su estrella que un año dura sólo 18 horas, su superficie es un gigantesco océano de lava y su interior podría estar repleto de diamante, según publican sus autores en la revista 'Nature Astronomy'.

Esta nueva información se ha obtenido gracias a una nueva herramienta llamada EXPRES, que ha realizado mediciones ultraprecisas de la luz estelar que brilla en el sol de 'Janssen', conocido como Copérnico o 55 Cnc. Las mediciones de la luz cambiaron ligeramente a medida que Janssen se movía entre la Tierra y la estrella, un efecto similar al de nuestra luna bloqueando el sol durante un eclipse solar.

Al analizar esas mediciones, los astrónomos descubrieron que 'Janssen' orbita a Copérnico a lo largo del ecuador de la estrella, a diferencia de los otros planetas de Copérnico, que tienen trayectorias orbitales tan diferentes que ni siquiera se cruzan entre la estrella y la Tierra.

La implicación es que 'Janssen' probablemente se formó en una órbita relativamente más fría, más alejada, y que con el tiempo cayó lentamente hacia Copérnico. Cuando Janssen se acercó, la mayor atracción gravitatoria de Copérnico alteró la órbita del planeta.

"Hemos aprendido cómo este sistema multiplanetario -uno de los sistemas con más planetas que hemos encontrado- llegó a su estado actual", afirma en un comunicado la autora principal del estudio, Lily Zhao, investigadora del Centro de Astrofísica Computacional (CCA) del Instituto Flatiron, en Estados Unidos.

Incluso en su órbita original, el planeta "probablemente estaba tan caliente que nada de lo que conocemos podría sobrevivir en la superficie", afirma Zhao. Aun así, los nuevos hallazgos podrían ayudar a los científicos a comprender mejor cómo se forman los planetas y cómo se mueven a lo largo del tiempo. Esta información es fundamental para averiguar cuán comunes son los entornos similares a la Tierra en el universo y, por tanto, cuán abundante puede ser la vida extraterrestre.

Después de todo, nuestro sistema solar es el único lugar del cosmos donde sabemos que existe vida. Además, todos los planetas orbitan a pocos grados de distancia unos de otros, ya que se formaron a partir del mismo disco de gas y polvo. Cuando las misiones de búsqueda de exoplanetas empezaron a descubrir mundos alrededor de estrellas lejanas, encontraron muchos planetas que no orbitaban alrededor de sus estrellas anfitrionas en un plano plano. Esto planteó la cuestión de si nuestro sistema solar en forma de panqueque es realmente una rareza.

El sistema planetario de Copérnico, que se encuentra a 40 años luz de la Tierra, es especialmente interesante por lo bien estudiado y complejo que es: Cinco exoplanetas orbitan alrededor de una estrella de la secuencia principal (la categoría más común de estrellas) en una pareja binaria con una estrella enana roja. De hecho, 'Janssen' fue la primera "supertierra" descubierta alrededor de una estrella de la secuencia principal. Aunque 'Janssen' tiene una densidad similar a la de la Tierra y es probablemente rocosa, es unas ocho veces más masiva y dos veces más ancha.

Tras su descubrimiento y confirmación, 'Janssen' se convirtió en el primer ejemplo conocido de planeta de período ultracorto. Su órbita tiene un radio mínimo de unos 2 millones de kilómetros (por comparar, la de Mercurio es de 46 millones de kilómetros y la de la Tierra ronda los 147 millones), y es tan ajustada alrededor de Copérnico que al principio algunos astrónomos dudaron de su existencia.

Determinar la trayectoria de 'Janssen' alrededor de Copérnico podría revelar mucho sobre la historia del planeta, pero hacer tales mediciones es increíblemente difícil. Los astrónomos han estudiado a 'Janssen' midiendo la caída del brillo de Copérnico cada vez que el planeta se interpone entre la estrella y la Tierra.

Este método no permite saber en qué dirección se mueve el planeta. Para averiguarlo, los astrónomos aprovechan el mismo efecto Doppler que utilizan las cámaras de velocidad. Cuando una fuente de luz se mueve hacia ti, la longitud de onda de la luz que ves es más corta (y por tanto más azul). Cuando se aleja, la frecuencia se desplaza más ampliamente y la luz es más roja.

Al girar Copérnico, la mitad de la estrella gira hacia nosotros y la otra mitad se aleja. Esto significa que la mitad de la estrella es un poco más azul, y la otra mitad es ligeramente más roja (y el espacio en el medio no está desplazado). Así, los astrónomos pueden seguir la órbita de 'Janssen' midiendo cuándo bloquea la luz del lado más rojo, del lado más azul y de la parte central inalterada.

Sin embargo, la diferencia resultante en la luz de las estrellas es casi inconmensurablemente pequeña. Los equipos lo habían intentado antes pero no pudieron determinar con precisión la trayectoria orbital del planeta. El avance de la nueva investigación vino de la mano del Espectrómetro de Extrema Precisión (EXPRES) del telescopio Lowell Discovery del Observatorio Lowell, en Arizona. Haciendo honor a su nombre, el espectrómetro ofreció la precisión necesaria para notar los minúsculos cambios de color rojo y azul de la luz.

Las mediciones del EXPRES revelaron que la órbita de 'Janssen' está aproximadamente alineada con el ecuador de Copérnico, una trayectoria que hace que 'Janssen' sea único entre sus hermanos.

Investigaciones anteriores sugieren que la órbita cercana de la enana roja provocó la desalineación de los planetas con respecto a Copérnico. En el nuevo estudio, los investigadores proponen que las interacciones entre los cuerpos celestes desplazaron a 'Janssen' hacia su infernal ubicación actual.

A medida que 'Janssen' se acercaba a Copérnico, la gravedad de la estrella se hacía cada vez más dominante. Como Copérnico está girando, la fuerza centrífuga hizo que su sección media se abultara ligeramente hacia fuera y que su parte superior e inferior se aplanaran. Esa asimetría afectó a la gravedad sentida por 'Janssen', tirando del planeta hasta alinearlo con el ecuador más grueso de la estrella.

Con la historia de 'Janssen' despejada, Zhao y sus colegas planean ahora estudiar otros sistemas planetarios. "Esperamos encontrar sistemas planetarios similares al nuestro --señala-- y comprender mejor los sistemas que conocemos".