¿Qué hace un exoplaneta gigante alrededor de una estrella enana?

Si hace unos años se descubrió un planeta que orbita en torno a una estrella “extranjera”, fuera de la Vía Láctea, ahora un equipo internacional de investigadores liderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y del Instituto de Ciencias Espaciales de Cataluña (IEEC), ha detectado un exoplaneta gigante en torno a una estrella enana roja -llamada GJ 3512-, e indicios de otro.

“Este descubrimiento fue sorprendente. No esperábamos encontrar sistemas exoplanetarios como éste con el espectógrafo Carmenes. Los modelos de formación planetaria nos indican que las estrellas pequeñas, típicamente, albergan planetas pequeños con masas como la de la Tierra o Neptuno. Ahora hemos descubierto un planeta similar a Júpiter, orbitando una estrella muy pequeña que tan solo tiene poco más de un 10% de la masa del Sol. Curiosamente estimamos que la estrella central es solo un 40% más grande que el planeta. En comparación, el Sol es unas diez veces más grande que Júpiter”, explica Juan Carlos Morales, científico del Instituto de Ciencias del Espacio y del IEEC.

Este hallazgo, publicado ayer en la revista “Science”, pone, además, en cuestión los modelos de formación de sistemas planetarios. Así, la teoría establecida, conocida como modelo de acumulación de núcleos, muestra que los planetas gigantes como Júpiter y Saturno se forman a partir de núcleos rocosos de unas pocas masas terrestres dentro del disco protoplanetario que rodea a la estrella. Y que cuando alcanza una masa crítica, estos núcleos comienzan a acumular grandes cantidades de gas hasta que alcanzan la masa de los planetas gigantes. Sin embargo, este modelo no sirve para GJ3512, ya que la presencia de un gigante gaseoso alrededor de una estrella de baja masa indica que el disco original era anormalmente masivo, por lo que este exoplaneta gigante se formó tras la ruptura en fragmentos del disco protoplanetario que rodea a la estrella.

“Hasta ahora -explica Morales- se asumía que los planetas se formaban por la creación de gas sobre un núcleo rocoso, sin embargo únicamente podemos explicar este sistema planetario si recurrimos a un modelo de formación en el que el planeta se forma rápidamente al colapsar una zona densa e inestable del disco protoplanetario”.

Para llegar a esta conclusión, los investigadores trabajaron estrechamente con el Instituto Max Plack de Astronomía (Alemania), la Universidad de Berza (Suiza) y el Observatorio de Lund (Suecia), líderes mundiales en el estudio de formación de planetas. “Pero tras múltiples simulaciones y largas discusiones, concluimos que nuestros modelos más actualizados nunca podrían explicar la formación de un planeta gigante, y mucho menos de dos”, explica Alexander Mustill, investigador del observatorio sueco. El siguiente paso fue retomar otro posible escenario: el modelo de inestabilidad de disco, que defiende que los gigantes gaseosos pueden formarse directamente a partir de la acumulación de gas y polvo en el disco protoplanetario en lugar de requerir un núcleo “semilla”. Este modelo hasta ahora era solo compatible con un grupo reducido de planetas jóvenes, calientes y muy masivos situados a grandes distancias de su estrella anfitriona. El hallazgo en torno a GJ3512 constituye el primer candidato de fragmentación de disco alrededor de una estrella de baja masa, y también el primero en ser descubierto por mediciones de velocidad radial. “En conclusión, este descubrimiento prueba que el modelo de formación planetaria por inestabilidad gravitacional puede ser más eficiente de lo que se pensaba”, añade Morales.