Descubren dos planetas gigantes menos densos que el algodón de azúcar y nadie sabe aún cómo pudieron formarse

Si alguien nos hablara de un orbe descomunal menos denso que el algodón de azúcar, sonaría a ciencia ficción. Sin embargo, un equipo internacional de astrónomos acaba de confirmar la existencia de esa insólita clase de objeto tras analizar dos exoplanetas situados a unos 1.110 años luz de la Tierra. Según exponen en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, ambos poseen un diámetro similar al de Júpiter, aunque encierran mucha menos materia de la que cabría esperar para semejante volumen.

La sorpresa va mucho más allá de esa imagen tan sugerente. Estos astros se encuadran en la rarísima categoría de los super-puff, gigantes gaseosos tan difusos que siguen desafiando las ideas aceptadas sobre el nacimiento y el desarrollo de los sistemas planetarios. Si tropezarse con un único ejemplar apenas ocurre, encontrar dos alrededor de la misma estrella anfitriona brinda una oportunidad casi irrepetible para poner a prueba esas interpretaciones.

La trascendencia del hallazgo radica justo ahí. No se trata solo de ampliar el catálogo de exoplanetas conocidos, sino de disponer de una pista inédita para abordar una incógnita todavía abierta: cómo un cuerpo puede adquirir una envoltura inmensa y conservarla durante miles de millones de años sin colapsar ni desprenderse de la mayor parte del gas que la compone.

Unos exoplanetas más singulares de lo que parece

TOI-791 b y TOI-791 c presentan densidades promedio de 0,038 y 0,047 gramos por centímetro cúbico, respectivamente. Júpiter alcanza aproximadamente 1,33, mientras que la Tierra llega a 5,5. Incluso el algodón de azúcar suele registrar un valor ligeramente superior al de ambos gigantes.

TOI-791 b y TOI-791 c presentan densidades promedio de 0,038 y 0,047 g/cm³, mientras Júpiter, 1,33, la Tierra, 5,5 y el algodón de azúcar, un valor ligeramente superior al de ambos gigantes.

La analogía, sin embargo, puede inducir a una tesis equivocada. Estos mundos no pesan menos que un dulce. Lo extraordinario reside en la relación entre la masa que contienen y el espacio que ocupan. A pesar de poseer un tamaño semejante al del mayor planeta del Sistema Solar, concentran relativamente poco material, de modo que su densidad media cae hasta cifras prácticamente inéditas.

Su interés científico tampoco termina ahí. Ninguno puede clasificarse en la familia de los Júpiter calientes. El primero emplea 139 días en completar una vuelta alrededor de su estrella y el segundo necesita 232, una cadencia que los sitúa entre los escasos Júpiter templados, un grupo que constituye apenas una pequeña fracción de los exoplanetas identificados a través del método del tránsito.

Todo apunta, además, a que ambos surgieron del mismo disco de gas y polvo que rodeó al astro durante su juventud. Son auténticos hermanos cósmicos. Esa circunstancia convierte TOI-791 en un laboratorio natural especialmente valioso para confrontar el comportamiento de dos gigantes originados bajo condiciones casi idénticas y saber cómo pequeñas diferencias posteriores desembocan en propiedades tan llamativas.

Los especialistas apenas conocen sistemas con dos super-puff verificados. Por esa razón, TOI-791 ofrece un banco de pruebas privilegiado para contrastar las hipótesis formuladas sobre esta clase de objetos. Si dos integrantes casi gemelos contradicen las predicciones de los marcos teóricos de hoy, quizá el problema no resida en ellos, sino en la interpretación que hacemos de los mecanismos que gobiernan la evolución de los gigantes gaseosos.

La siguiente pista aparece, paradójicamente, en la dinámica de sus órbitas.

Una coreografía capaz de revelar su masa ‘super-puff’

Descifrar este sistema exigía algo más que constatar el brillo de su sol. El verdadero desafío consistía en fijar con gran precisión el instante en que cada uno de estos gigantes cruzaba por delante de ella. Los investigadores se cercioraron que esos tránsitos no seguían un calendario perfectamente regular. En unas ocasiones se adelantaban; en otras, aparecían con retraso.

La causa de esas variaciones residía en la atracción gravitatoria que ambos ejercen mutuamente. TOI-791 b realiza aproximadamente cinco órbitas mientras que TOI-791 c, solo tres, una configuración conocida como resonancia 5:3. Ese delicado equilibrio modifica de forma continua sus recorridos alrededor de la estrella y produce pequeñas desviaciones temporales gracias a las cuales fue posible estimar sus masas e inferir su pertenencia a la familia super-puff.

Gracias a las pequeñas desviaciones temporales en sus tránsitos fue posible estimar sus masas e inferir su pertenencia a la familia super-puff.

Los autores consideran que esa interacción apenas deja vislumbrar una parte de su complejidad. El ciclo entero de esas fluctuaciones podría prolongarse durante más de ochenta años, así que la información disponible representa únicamente el comienzo de una vigilancia que se dilatará durante buena parte del siglo.

Llegar a esas conclusiones requirió casi ocho años de estudio y combinar mediciones procedentes del satélite TESS con otras obtenidas desde distintos observatorios terrestres. Entre ellos destacó el telescopio ASTEP, instalado en la estación Concordia, en la Antártida. La oscuridad permanente del invierno austral permitió seguir tránsitos de más de once horas sin interrupciones, una circunstancia prácticamente imposible de reproducir desde latitudes promedio.

Los primeros candidatos, además, fueron señalados por participantes del proyecto Planet Hunters TESS, otra muestra del creciente protagonismo de la ciencia ciudadana en la localización de nuevos exoplanetas.

Un reto para las explicaciones actuales sobre los gigantes gaseosos

La existencia de estos gigantes plantea una cuestión mucho más profunda que la popular comparación con el algodón de azúcar. Si poseen atmósferas tan extensas y poco compactas, ¿qué mecanismo físico ha hecho posible mantener una estructura tan poco habitual durante miles de millones de años?

La interpretación dominante sostiene que ambos nacieron mucho más lejos de su sol, en una región fría del disco protoplanetario donde el hidrógeno y el helio podían acumularse rápidamente alrededor de un núcleo sólido. Más tarde, habrían emigrado a posiciones más interiores sin perder esa vasta envoltura gaseosa.

Las simulaciones, sin embargo, apuntan hacia otro escenario. Configuraciones tan infladas deberían actuar de una manera distinta con el paso del tiempo. Esa discrepancia convierte TOI-791 en un banco de pruebas excepcional para advertir hasta qué punto los marcos teóricos disponibles dan cuenta correctamente el origen y la evolución de los gigantes gaseosos o necesitan una revisión profunda.

Las próximas respuestas llegarán desde el espacio

Desentrañar este enigma requerirá ahondar con detalle en la química de esas inmensas envolturas gaseosas. Por ese motivo, los autores proponen convertir TOI-791 en uno de los futuros objetivos del telescopio espacial James Webb, capaz de examinar la luz estelar filtrada por la atmósfera de un exoplaneta. Detectar compuestos con carbono, nitrógeno u oxígeno serviría para concretar el lugar donde surgieron ambos gigantes y comprobar si realmente emigraron desde regiones mucho más frías.

El artículo de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society deja, además, una enseñanza poco visible fuera del ámbito especializado. Durante el análisis, aparecieron varias soluciones matemáticas compatibles con las mediciones, aunque algunas dibujaban órbitas incapaces de mantenerse estables durante largos periodos. Su descarte reforzó la idea de una evolución mucho más tranquila y recordó que una hipótesis no basta con ajustarse a los datos: también debe corresponder a un comportamiento físicamente viable.

Las siguientes campañas determinarán asimismo la inclinación de los planos orbitales respecto al eje de rotación de la estrella. Ese parámetro atesora información sobre la infancia del sistema y permitirá diferenciar una migración gradual a través del disco protoplanetario de un pasado dominado por intensas interacciones gravitatorias.

En el futuro, diferenciarán su posible migración gradual a través del disco protoplanetario de un pasado dominado por intensas interacciones gravitatorias.

Un laboratorio para comprender otros mundos

La analogía con el algodón de azúcar aclara de un vistazo por qué TOI-791 b y TOI-791 c han despertado tanta atención, aunque apenas refleja la auténtica dimensión del descubrimiento. Su interés no reside únicamente en la bajísima densidad, sino en ofrecer dos gigantes casi gemelos cuya historia puede reconstruirse con un grado de detalle muy poco habitual.

La astronomía está acostumbrada a hallar rarezas; mucho menos frecuente resulta disponer de un caso capaz de poner a prueba los fundamentos de una teoría. Esa es, ciertamente, la importancia de TOI-791. Sus dos integrantes brindan una oportunidad excepcional para averiguar hasta qué punto las ideas aceptadas describen correctamente el origen de los gigantes gaseosos o necesitan replantearse.

Quizá dentro de unos años estos exoplanetas ya no sean recordados por la comparación con un dulce, sino por haber contribuido a despejar una de las incógnitas más persistentes de la ciencia planetaria: cómo algunos orbes logran perpetuar atmósferas colosales sin perder una densidad extraordinariamente baja. Si las futuras indagaciones respaldan esa posibilidad, TOI-791 dejará de verse como una simple rareza cósmica para consolidarse entre las referencias imprescindibles a la hora de comprender el nacimiento y la transformación de los mundos más enormes de la galaxia.