Astrónomos encuentran evidencias de que los planetas se encogen con el tiempo

Una clase intrigante de planetas del tamaño de Neptuno se encoge a medida que son bombardeados con luz intensa de sus estrellas anfitrionas durante miles de millones de años.

Tras siglos de estudio de los planetas dentro de nuestro sistema solar, los astrónomos se preguntaron cómo se forman y evolucionan los planetas para convertirse en los que los observamos hoy. Uno de los hallazgos más sorprendentes de la última década fue el descubrimiento de una nueva rama en el "árbol genealógico" planetario, que separa los planetas un poco más grandes que la Tierra (súper-Tierras) de aquellos algo más pequeños que Neptuno (sub-Neptunos).

Sin embargo, no está claro cómo se formaron estos planetas de diferentes tamaños, ya que las observaciones son solo una instantánea de miles de millones de años de vida útil para cada sistema planetario individual.

Los astrónomos no pueden ver la evolución de los planetas en tiempo real, por lo que analizan poblaciones de planetas para inferir cómo se forman y evolucionan. De hecho, utilizando observaciones de las misiones Kepler de la NASA y de la ESA Gaia, el estudiante graduado del Instituto de Astronomía (IfA) de la Universidad de Hawái Travis Berger y su equipo descubrieron otra pieza del rompecabezas de la formación y evolución de los planetas: a medida que los planetas son bombardeados con luz intensa de sus estrellas anfitrionas, pierden gradualmente sus atmósferas a lo largo de miles de millones de años.

"La pérdida de atmósferas planetarias en escalas de tiempo de miles de millones de años muestra que estos planetas pierden masa, incluso en la vejez", explicó Berger en un comunicado y continuó: "Uno de nuestros principales descubrimientos es que el tamaño de los planetas se reduce en escalas de tiempo más largas de lo que se pensaba".

La misión Kepler de la NASA buscó planetas mirando fijamente un parche del cielo cerca de la constelación de Cygnus durante aproximadamente cuatro años, detectando pequeñas caídas de brillo regulares de cientos de miles de estrellas dentro de nuestra Vía Láctea. El tamaño de un buzamiento corresponde al tamaño relativo del planeta en comparación con su estrella anfitriona. Por lo tanto, para determinar el tamaño real de un planeta, primero es necesario medir el tamaño de la estrella.

La misión Gaia de la ESA proporcionó un ingrediente esencial para medir el tamaño de las estrellas que albergan planetas Kepler: el paralaje. Los ojos humanos utilizan el paralaje para medir distancias a los objetos, lo que nos da una percepción de profundidad. De manera similar, los astrónomos utilizan el paralaje para la percepción de profundidad a escala astronómica para medir las distancias a las estrellas, lo que a su vez ayuda a medir el tamaño de las estrellas. Se necesita información de distancia para distinguir entre una estrella pequeña más cercana y una estrella más grande y distante. La combinación de tamaños y colores estelares también permite a los astrónomos determinar las edades relativas de las estrellas.

El equipo de la Universidad de Hawái utilizó las restricciones de Gaia sobre el tamaño de las estrellas para revisar las estimaciones de los tamaños de los planetas y las combinó con datos de color estelar para determinar las edades de las estrellas que albergan planetas. Luego compararon los efectos de la edad estelar en más de 2600 planetas detectados por Kepler. Algunos planetas, especialmente aquellos que reciben más de 150 veces la luz que la Tierra recibe del Sol, pierden sus atmósferas durante 1000 millones de años, ya que son inundados con el calor y la luz de la estrella anfitriona.

"Si bien los astrónomos han predicho durante mucho tiempo que los planetas deberían encogerse de tamaño a medida que envejecen, no sabíamos si esto puede ocurrir en escalas de tiempo de miles de millones de años. Lo hacemos ahora", comentó Berger.

Por otra parte, agregó: "El hecho de que veamos cambios en el tamaño de los planetas en escalas de tiempo de miles de millones de años sugiere que existe una vía evolutiva, donde los planetas del tamaño de subneptuno altamente iluminados pasan a convertirse en planetas del tamaño de una súper Tierra".

En el futuro, se podría realizar un trabajo similar en planetas descubiertos por las misiones NASA K2 y TESS para resolver la escala de tiempo para la pérdida de atmósfera con mayor precisión.