Un estudio internacional publicado en la revista Nature ha revelado detalles clave sobre cómo se forman y evolucionan los tipos de planetas más abundantes en la Vía Láctea: las llamadas super-Tierras y sub-Neptunos, mundos con tamaños intermedios entre la Tierra y Neptuno que, curiosamente, están ausentes en nuestro propio Sistema Solar.
La investigación, liderada por el Centro de Astrobiología en Tokio (Japón) y con participación de investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha analizado el sistema estelar V1298 Tau, una estrella joven de apenas unos 20 millones de años —un suspiro cósmico si se compara con los 4.500 millones de años del Sol—. Orbitando esta estrella se encuentran cuatro planetas gigantes, con tamaños comprendidos entre los de Neptuno y Júpiter, capturados en una fase transitoria y turbulenta de su evolución temprana.
«Lo que es tan emocionante es que estamos viendo un avance de lo que se convertirá en un sistema planetario muy normal», afirma John Livingston, autor principal del estudio. «Los cuatro planetas que estudiamos probablemente se contraerán hasta convertirse en ‘super-Tierras’ y ‘sub-Neptunos’. Nunca habíamos tenido una imagen tan clara de planetas jóvenes en sus primeros años de formación».
Durante casi una década, el equipo utilizó una combinación de telescopios terrestres y espaciales para medir con precisión los tiempos de los tránsitos —los momentos en que cada planeta pasa por delante de su estrella—. Estas observaciones revelaron que las órbitas no son perfectamente regulares: pequeñas desviaciones, conocidas como Variaciones de Tiempo de Tránsito (TTV), ocurren porque los planetas se atraen gravitacionalmente entre sí, acelerando o ralentizando ligeramente su movimiento orbital.
Este fenómeno permitió al equipo calcular las masas de los planetas de forma precisa, superando las limitaciones habituales en estrellas jóvenes, que son extremadamente activas y hacen inviable el método tradicional basado en el efecto Doppler.
«Para los astrónomos, nuestro método habitual ‘Doppler’ para estudiar planetas consiste en medir la velocidad de la estrella mientras es eclipsada por sus planetas», explica Erik Petigura, coautor del estudio e investigador en la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA). «Pero las estrellas jóvenes son tan activas y temperamentales que el método Doppler es inviable. Al usar las TTV, utilizamos la propia gravedad de los planetas entre sí para calcular sus masas».
Los resultados muestran que estos mundos, pese a tener radios entre cinco y diez veces el de la Tierra, poseen masas sorprendentemente bajas: solo entre cinco y quince veces la masa terrestre. Esto los convierte en objetos de densidad extremadamente baja, comparables a «nubes de algodón de azúcar» del tamaño de un planeta.
«Se sospechaba que los planetas jóvenes tenían densidades muy bajas, pero esto nunca se había medido», señala Felipe Murgas, coautor del IAC. «Al comparar sus masas con sus radios, hemos proporcionado la primera medida observacional de sus densidades promedio, y hemos determinado que son excepcionalmente esponjosos y que en los próximos millones de años perderán gran parte de su atmósfera al espacio debido a la intensa radiación de su estrella».
Esta característica explica un rompecabezas de larga data en la astrofísica exoplanetaria: la mayoría de las estrellas similares al Sol albergan estos planetas intermedios, que representan el tipo más común en la galaxia. Sin embargo, su ausencia en el Sistema Solar y su mecanismo de formación seguían siendo un misterio. El sistema V1298 Tau actúa como un «laboratorio cósmico joven», mostrando cómo estos mundos comienzan como gigantes gaseosos hinchados y, mediante la pérdida masiva de atmósfera y enfriamiento rápido —una vez que desaparece el disco protoplanetario—, se transforman en los compactos super-Tierras y sub-Neptunos que dominan las estadísticas de exoplanetas.
«Me recuerda al famoso fósil ‘Lucy’, uno de nuestros ancestros homínidos que vivió hace 3 millones de años y fue uno de los eslabones perdidos clave entre los simios y los humanos», añade Petigura. «V1298 Tau es un vínculo crítico entre las nebulosas de formación estelar que vemos por todo el cielo y los sistemas planetarios maduros que hemos descubierto por millares».