Astrónomos presentan el primer planeta que 'quiere morir'

Lo que nunca habían visto hasta ahora, aunque se sospechaba su existencia, era un mundo participando activamente en su propia destrucción, un planeta 'con ganas de morir' que provoca continuamente a su estrella, y que sufre por ello unas dramáticas consecuencias que le condenan a una lenta pero implacable aniquilación.

Su nombre es HIP 67522 b. Fue descubierto en 2020 y es un gigante gaseoso tan cercano a su estrella que tarda tan solo siete días en completar una órbita a su alrededor. Un mundo, pues, ya conocido por los astrónomos.

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A pesar de ello, solo ahora un equipo de internacional de investigadores, a los mandos de la misión Cheops (CHaracterising ExOPlanet Satellite) de la Agencia Espacial Europea (ESA) acaba de ser testigo de un fenómeno que, hasta ahora, solo existía en las más audaces especulaciones de los astrofísicos. De hecho, han 'cazado' a HIP 67522 b provocando fuertes llamaradas en su estrella. Explosiones estelares de una energía inusitada que golpean una y otra vez al propio planeta, arrasando su atmósfera y haciéndole perder cada vez más masa, reduciendo su tamaño de año en año. Es la primera vez que se consiguen pruebas fehacientes de un mundo que participa activamente en su propia muerte, un concepto teorizado desde los años noventa, pero cuyas llamaradas han resultado ser hasta cien veces más poderosas de lo que se preveía. El hallazgo se acaba de publicar en 'Nature'.

Otros instrumentos de vanguardia, como el Telescopio Espacial James Webb o el Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA, ya habían dado pistas sobre este sistema. HIP 67522 es una estrella ligeramente más grande y fría que nuestro propio Sol, aunque muchísimo más joven. El Sol, de hecho, con sus 5.000 millones de años a cuestas, está en plena madurez, mientras que HIP 67522 es, prácticamente, una recién nacida que acaba de cumplir sus primeros 17 millones de años.

A pesar de lo cual se le conocen ya dos planetas, de los que HIP 67522 b, que completa una órbita en sólo siete días, es el más cercano. El otro, HIP 67522 c también está muy cerca de la estrella, aunque no tanto. Su órbita, en efecto, tarda 14,33 días en completarse. Un estudio reciente, publicado hace un año en el servidor de prepublicaciones 'arXiv', ya sugería que la actividad estelar podía ser un factor clave en la dinámica de este joven sistema. Dada su juventud y tamaño, los científicos sospechaban que la estrella sería extremadamente activa y energética. Un dinamismo que la convierte en un 'imán cósmico' excepcionalmente potente.

Nuestro Sol, mucho más viejo, posee un campo magnético mucho más pequeño y apacible. Y gracias a haberlo estudiado durante muchos años sabemos que fuertes llamaradas de energía pueden brotar de las estrellas cuando las líneas de sus campos magnéticos, tras retorcerse y acumular tensión, se liberan repentinamente, como en un enorme 'latigazo'. Toda esa energía puede manifestarse en una amplia gama de formas, desde suaves ondas de radio hasta luz visible o, en los casos más extremos, agresivos rayos gamma.

Por eso, desde el descubrimiento mismo de los primeros exoplanetas, los astrónomos han venido preguntándose si algunos de ellos podrían orbitar lo suficientemente cerca de sus estrellas anfitrionas como para perturbar sus campos magnéticos y, por ende, desencadenar llamaradas. Pero nadie, nunca, había conseguido hasta ahora ver algo semejante.

Hoy, treinta años después de formular aquella posibilidad, los científicos tienen, por fin, tecnología capaz de comprobar si algo así es realmente posible. Motivo por el cual los autores del nuevo artículo, liderados por Ekaterina Ilin, del Instituto Neerlandés de Radioastronomía (ASTRON), decidieron que había llegado el momento de investigar la cuestión con los modernos telescopios espaciales.

«No habíamos visto ningún sistema como HIP 67522 antes -explica Ekaterina-; cuando se encontró, el planeta era el más joven conocido orbitando su estrella anfitriona en menos de 10 días». Utilizando TESS, especialmente diseñado para realizar un barrido completo del cielo en busca de exoplanetas en tránsito, el equipo intuyó que habían descubierto algo grande. Y para confirmarlo, recurrió al CHaracterising ExOPlanet Satellite (Cheops) de la ESA.

Lanzado en 2019, Cheops forma parte del programa Cosmic Vision de la Agencia Espacial Europea y está diseñado para determinar el tamaño de los exoplanetas conocidos con una precisión sin precedentes. Su capacidad para apuntar a estrellas individuales bajo demanda y con una exactitud extrema lo convierte en el complemento perfecto para el trabajo de TESS. «Solicitamos rápidamente tiempo de observación con Cheops -recuerda Ekaterina-, que puede apuntar a estrellas individuales a voluntad, con una altísima precisión. Con Cheops vimos más llamaradas, elevando el recuento total a 15, casi todas viniendo en nuestra dirección mientras el planeta transitaba frente a la estrella, visto desde la Tierra». La coincidencia temporal de las llamaradas con el tránsito del planeta sugiere fuertemente que estas son desencadenadas por el propio planeta.

Una estrella emitiendo intensas llamaradas no es, de por sí, una novedad. Nuestro propio Sol libera regularmente explosiones de energía que experimentamos en la Tierra en forma de auroras boreales y australes, y que en casos extremos pueden afectar a nuestra tecnología. Pero, hasta ahora, siempre habíamos concebido este intercambio de energía como una vía de sentido único, de la estrella al planeta. La observación de HIP 67522 b ha roto este paradigma.

Sabiendo que HIP 67522 b orbita extremadamente cerca de su estrella y asumiendo un campo magnético estelar potente, el equipo de Ekaterina dedujo que este mundo 'pegajoso' se encuentra lo suficientemente cerca como para ejercer su propia influencia magnética sobre su anfitriona. La hipótesis de los investigadores es que el planeta acumula energía a medida que orbita y luego redirige esa energía en forma de ondas a lo largo de las líneas del campo magnético de la estrella, como si agitara una cuerda. Cuando la onda alcanza el extremo de una línea de campo magnético en la superficie estelar, desencadena una llamarada masiva.

Es la primera vez que se observa un planeta influyendo directamente en la actividad de su estrella anfitriona, lo que subvierte la suposición previa de que las estrellas se comportan de forma independiente de sus mundos. Pero no solo HIP 67522 b está desencadenando llamaradas, sino que lo hace en su propia dirección, lo que expone al planeta mismo a una radiación seis veces mayor de lo que sería normal.

Como era de esperar, ser bombardeado con tanta radiación de alta energía no augura nada bueno para HIP 67522 b. El planeta es similar en tamaño a Júpiter, pero posee la densidad de un algodón de azúcar, lo que lo convierte en uno de los exoplanetas más etéreos jamás encontrados. A lo largo del tiempo, este incesante bombardeo de radiación está erosionando la tenue atmósfera planetaria, lo que significa que HIP 67522 b está perdiendo masa mucho más rápido de lo esperado. Ekaterina y su equipo creen que en los próximos 100 millones de años podría pasar de ser un planeta casi del tamaño de Júpiter a uno mucho menor, del tamaño de Neptuno, que es casi tres veces más pequeño.

«El planeta -señala la investigadora- parece estar desencadenando llamaradas particularmente energéticas. Las ondas que envía a lo largo de las líneas del campo magnético de la estrella provocan llamaradas en momentos específicos. Pero la energía de las llamaradas es mucho mayor que la energía de las ondas. Creemos que las ondas están desatando explosiones latentes, que estaban esperando el momento de ocurrir».

Este fenómeno de 'escape atmosférico' es bien conocido en otros exoplanetas, especialmente los 'Júpiter calientes', gigantes gaseosos que también orbitan muy cerca de sus estrellas. La intensa radiación y el viento estelar, en efecto, pueden 'soplar' las atmósferas de estos planetas. Sin embargo, en el caso de HIP 67522 b, la particularidad reside en que es el propio planeta el instigador de esta acelerada pérdida atmosférica.

Desde el descubrimiento de HIP 67522 b en 2020, los astrónomos han detectado un par de otros sistemas similares, y probablemente existan docenas más en el Universo cercano. Ekaterina y su equipo están ansiosos por examinar más de cerca estos sistemas únicos con TESS, Cheops y otras misiones de búsqueda de exoplanetas.

«Tengo un millón de preguntas -afirma la investigadora- porque este es un fenómeno completamente nuevo, por lo que los detalles aún no están claros. Hay dos cosas que creo que son las más importantes de hacer ahora. La primera es realizar un seguimiento en diferentes longitudes de onda (Cheops solo cubre las longitudes de onda visible y el infrarrojo cercano) para averiguar qué tipo de energía se está liberando en estas llamaradas; por ejemplo, los rayos ultravioleta y los rayos X serían noticias especialmente malas para el exoplaneta. La segunda es encontrar y estudiar otros sistemas estrella-planeta similares; así, al pasar de un solo caso a un grupo de entre 10 y 100 sistemas parecidos, los astrónomos teóricos tendrán algo con lo que trabajar».

Maximillian Günther, científico del proyecto Cheops en la ESA, se muestra entusiasmado al ver cómo la misión contribuye a la investigación de una manera que nunca creyó posible: «Cheops fue diseñado para caracterizar el tamaño y las atmósferas de los exoplanetas, no para buscar llamaradas. Es realmente hermoso ver cómo la misión contribuye a este y otros resultados que van mucho más allá de lo que se concibió».

Por otra parte, el futuro cazador de exoplanetas de la ESA, PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars), cuyo lanzamiento está previsto para finales de 2026, también estudiará estrellas similares al Sol como HIP 67522. PLATO será capaz de capturar llamaradas mucho más pequeñas que los instrumentos actuales, lo que proporcionará el detalle que se necesita para comprender mejor lo que está sucediendo. Con sus 26 cámaras y su misión de encontrar planetas del tamaño de la Tierra en la zona habitable alrededor de estrellas de tipo solar, PLATO promete revolucionar, una vez más, lo que sabemos sobre la formación y evolución de los sistemas planetarios.