Más ligeros que el algodón de azúcar, pero del tamaño de Júpiter
A 1.110 años luz de la Tierra, en la constelación de Volans, dos mundos del tamaño de Júpiter pero más ligeros que el algodón de azúcar invitan a la humanidad a reconsiderar los límites de lo posible en la formación planetaria. TOI-791 b y TOI-791 c, descubiertos gracias a la colaboración entre científicos profesionales y voluntarios ciudadanos, orbitan en una danza gravitacional tan precisa que parecen haberse puesto de acuerdo desde su nacimiento. Su existencia no es solo una anomalía estadística, sino una pregunta abierta sobre cómo el cosmos construye mundos que desafían nuestras categorías más fundamentales.
- Dos planetas gigantes con densidades entre 28 y 35 veces menores que Júpiter sacuden los modelos estándar de formación planetaria.
- La resonancia gravitacional 5:3 que une a ambos mundos genera variaciones medibles en sus tránsitos, lo que permitió calcular masas extraordinariamente bajas.
- Ocho años de observaciones globales, incluyendo tránsitos de más de once horas captados desde la Antártida, sostienen un hallazgo que desafía lo que se consideraba físicamente plausible.
- Solo cuatro sistemas conocidos albergan planetas igualmente esponjosos, convirtiendo a TOI-791 en un caso casi único en el universo observable.
- El telescopio James Webb apunta a ser la próxima herramienta para desentrañar la composición atmosférica de estos mundos y responder cómo llegaron a existir.
A mil cien años luz de la Tierra, en la constelación austral de Volans, dos planetas del tamaño de Júpiter orbitan una estrella con una ligereza que desafía la intuición: TOI-791 b y TOI-791 c tienen densidades de apenas 0,038 y 0,047 gramos por centímetro cúbico, valores inferiores incluso al algodón de azúcar. Júpiter, por comparación, es entre 28 y 35 veces más denso. El hallazgo, publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society y liderado por la Universidad de Oxford con colaboradores en Francia y el Reino Unido, redefine los extremos conocidos de la arquitectura planetaria.
Lo que hace aún más singular a este sistema es la relación que une a ambos mundos: por cada cinco órbitas del planeta interior, el exterior completa casi exactamente tres, una resonancia gravitacional 5:3 que produce variaciones sutiles y medibles en el momento exacto de sus tránsitos estelares. Fue precisamente el análisis de esas variaciones lo que permitió al equipo estimar las masas y confirmar densidades tan extraordinariamente bajas. Solo otros cuatro sistemas conocidos albergan planetas comparablemente esponjosos.
El camino hacia el descubrimiento comenzó con voluntarios del proyecto Planet Hunters TESS, que en 2019 y 2023 identificaron a estos candidatos en datos del satélite de la NASA. Ocho años de observaciones telescópicas de todo el mundo respaldaron el trabajo, incluyendo datos del telescopio ASTEP en la Estación Concordia, en la Antártida, donde meses de oscuridad continua permitieron capturar tránsitos de más de once horas sin interrupción, los más largos jamás observados en su totalidad desde la Tierra.
El misterio central permanece abierto: ¿cómo se forman estos gigantes tan ligeros? La hipótesis más aceptada sugiere que acumularon enormes atmósferas de hidrógeno y helio en las regiones frías del disco protoplanetario, lejos de su estrella. Para avanzar en la respuesta, el equipo planea observar sus atmósferas con el telescopio espacial James Webb, buscando compuestos de carbono, nitrógeno y oxígeno que iluminen el origen de estos mundos anómalos.
A mil cien años luz de la Tierra, en la constelación austral de Volans, orbitan dos mundos que desafían casi todo lo que los astrónomos creían saber sobre cómo se construyen los planetas gigantes. Se llaman TOI-791 b y TOI-791 c, y aunque tienen el tamaño de Júpiter, pesan menos que una nube de algodón de azúcar.
El descubrimiento, publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, es el resultado de una colaboración internacional liderada por la Universidad de Oxford, con participación de instituciones en Francia y el Reino Unido. Lo que hace extraordinario a estos dos mundos no es su tamaño, sino su increíble ligereza. TOI-791 b tiene una densidad de apenas 0,038 gramos por centímetro cúbico; TOI-791 c, de 0,047. Para ponerlo en perspectiva: Júpiter, el gigante gaseoso de nuestro propio sistema solar, tiene una densidad de 1,33 gramos por centímetro cúbico, entre 28 y 35 veces más denso. Incluso el algodón de azúcar, ese dulce esponjoso que se vende en las ferias, tiene una densidad de alrededor de 0,05 gramos por centímetro cúbico. La Tierra, por su parte, es un bloque de roca compacta con una densidad de 5,5 gramos por centímetro cúbico.
Los investigadores creen que estos dos planetas son hermanos gemelos, nacidos juntos del mismo disco de gas y polvo que rodeaba a su estrella joven. Lo más fascinante es que están atrapados en una danza gravitacional precisa: por cada cinco órbitas que completa el planeta interior, el exterior completa casi exactamente tres. Esta relación, conocida como resonancia de movimiento medio 5:3, hace que se atraigan mutuamente de forma recurrente, produciendo cambios medibles en el momento exacto en que pasan frente a su estrella. Solo existen otros cuatro sistemas conocidos que contienen múltiples planetas tan extraordinariamente esponjosos, lo que convierte a TOI-791 en un laboratorio único para entender cómo nacen y evolucionan estos mundos anómalos.
El camino hacia este descubrimiento comenzó en 2019 y 2023, cuando voluntarios del proyecto de ciencia ciudadana Planet Hunters TESS identificaron a estos dos candidatos en los datos del satélite de la NASA que busca exoplanetas. Los investigadores luego midieron sus densidades combinando observaciones de tamaño y masa recopiladas por telescopios de todo el mundo. Cuando un planeta pasa frente a su estrella, atenúa ligeramente su luz; la magnitud de esa atenuación revela el tamaño del planeta. En este sistema, los astrónomos también detectaron variaciones sutiles en la sincronización de estos tránsitos, causadas por la atracción gravitatoria mutua entre los dos mundos. Analizando esos cambios de sincronización, el equipo pudo estimar las masas y calcular densidades que resultaron ser extraordinariamente bajas.
Ocho años de observaciones sostuvieron este trabajo, incluyendo datos del telescopio ASTEP en la Estación Concordia en la Antártida. Ese emplazamiento remoto ofreció una ventaja única: durante el invierno antártico, meses de oscuridad continua permitieron a los astrónomos capturar los tránsitos excepcionalmente largos de estos planetas —cada uno duraba más de once horas— en una sola observación ininterrumpida. Estos son los tránsitos planetarios continuos más largos jamás observados en su totalidad desde la Tierra.
Pero el misterio fundamental permanece sin resolver: ¿cómo se forman estos gigantes esponjosos? Los astrónomos debaten varias teorías. La más prominente sugiere que poseen enormes atmósferas ricas en hidrógeno y helio que constituyen una fracción significativa de su masa total. Estas gigantescas envolturas gaseosas podrían haberse acumulado cuando los planetas se formaron lejos de su estrella, en regiones frías del disco protoplanetario, donde el gas pudo enfriarse y agruparse rápidamente alrededor de un núcleo sólido. El profesor Amaury Triaud, de la Universidad de Birmingham e investigador principal del proyecto ASTEP en el Reino Unido, señala que el sistema ofrece un laboratorio único para comprender cómo se forman y evolucionan estos mundos inusuales. El equipo planea realizar observaciones con el telescopio espacial James Webb para evaluar si la atmósfera esponjosa contiene especies que contienen carbono, nitrógeno y oxígeno, lo que aportaría nuevos datos sobre la formación de estos planetas extraordinarios.
Citas Notables
Solo se conocen unos pocos de estos planetas superesponjosos, y es aún más raro encontrar dos en el mismo sistema. Sus densidades extremadamente bajas los convierten en objetivos fascinantes para comprender cómo se forman y evolucionan los sistemas planetarios.— Dra. George Dransfield, Universidad de Oxford
Este sistema ofrece un laboratorio único para comprender cómo se forman y evolucionan los planetas superesponjosos. Proponemos realizar observaciones espaciales con el telescopio espacial James Webb para evaluar si la atmósfera esponjosa contiene especies que contienen carbono, nitrógeno y oxígeno.— Profesor Amaury Triaud, Universidad de Birmingham
La Conversación del Hearth Otra perspectiva de la historia
¿Por qué importa que encontremos planetas tan ligeros si están tan lejos?
Porque desafían nuestras teorías sobre cómo se forman los planetas. Creíamos que los gigantes gaseosos debían ser densos. Estos nos dicen que hay algo fundamental que no entendemos.
¿Cómo es posible que dos planetas tan grandes sean más ligeros que algodón de azúcar?
Tienen atmósferas enormes de hidrógeno y helio que ocupan casi todo su volumen. Es como si fueran globos gigantes en lugar de bolas sólidas.
¿Qué significa esa relación 5:3 que mencionan?
Es una danza orbital perfecta. Mientras uno da cinco vueltas, el otro da tres. Eso no sucede por casualidad; significa que se formaron juntos y sus órbitas se sincronizaron gravitacionalmente.
¿Por qué fue importante observar desde la Antártida?
Porque durante meses hay oscuridad continua. Esos tránsitos duran más de once horas. Desde cualquier otro lugar, el planeta se ocultaría tras el horizonte antes de que terminara el tránsito.
¿Qué espera encontrar el James Webb en sus atmósferas?
Moléculas de carbono, nitrógeno y oxígeno. Eso les diría si estos planetas se formaron en un lugar específico del disco protoplanetario y cómo migraron a donde están ahora.
¿Cuán raro es encontrar dos de estos planetas juntos?
Muy raro. Solo se conocen otros cuatro sistemas con múltiples planetas tan esponjosos. Por eso este descubrimiento es tan valioso para la ciencia.