La misión de búsqueda de exoplanetas Cheops de la ESA ha revelado que un exoplaneta que orbita alrededor de su estrella anfitriona en un día tiene una forma deformada más parecida a la de una pelota de rugby que a la de una esfera. Esta es la primera vez que se detecta la deformación de un exoplaneta, lo que ofrece nuevos conocimientos sobre la estructura interna de estos planetas que orbitan tan cerca de sus estrellas.
El planeta, conocido como WASP-103b, se encuentra en la constelación de Hércules. Ha sido deformado por las fuertes fuerzas de marea entre el planeta y su estrella anfitriona WASP-103, que es unos 200ºC más caliente y 1,7 veces más grande que el Sol.
Tirón de marea en el exoplaneta WASP-103b
Experimentamos mareas en los océanos de la Tierra principalmente debido a que la Luna tira ligeramente de nuestro planeta mientras nos orbita. El Sol también tiene un efecto pequeño pero significativo sobre las mareas, pero sin embargo está demasiado lejos de la Tierra para causar grandes deformaciones en nuestro planeta. No se puede decir lo mismo de WASP-103b, un planeta de casi el doble del tamaño de Júpiter con 1,5 veces su masa, que orbita alrededor de su estrella anfitriona en menos de un día. Los astrónomos sospechaban que una proximidad tan cercana provocaría mareas monumentales, pero hasta ahora no habían podido medirlas.
Usando nuevos datos del telescopio espacial Cheops de la Agencia Espacial Europea, combinados con datos que ya habían sido obtenidos por el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA y el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, los astrónomos ahora han podido detectar cómo las fuerzas de marea deforman el exoplaneta WASP-103b y le obligan a adoptar la forma de un balón de rugby, en lugar de la habitual esfera.
Cheops mide los tránsitos de exoplanetas, la disminución de la luz que se produce cuando un planeta pasa frente a su estrella desde nuestro punto de vista. Por lo general, estudiar la forma de la curva de luz revela detalles sobre el planeta, como su tamaño. La alta precisión de Cheops junto con su flexibilidad de puntería, que permite que el satélite regrese a un objetivo y observe múltiples tránsitos, ha permitido a los astrónomos detectar la diminuta señal de la deformación de marea de WASP-103b. Esta firma distintiva se puede utilizar para revelar aún más sobre el planeta.
«Es increíble que Cheops haya podido revelar esta pequeña deformación«, afirma Jacques Laskar, del Observatorio de París, Université Paris Sciences et Lettres, y coautor de la investigación. «Esta es la primera vez que se realiza un análisis de este tipo, y podemos esperar que la observación durante un intervalo de tiempo más largo fortalezca esta observación, y conduzca a un mejor conocimiento de la estructura interna del planeta«.
Un planeta inflado
El equipo pudo utilizar la curva de luz de tránsito de WASP-103b para derivar un parámetro, el número de Love ─en honor al matemático y geofísico británico Augustus Edward Hough Love─, que mide cómo se distribuye la masa dentro de un planeta. Comprender cómo se distribuye la masa puede revelar detalles sobre la estructura interna del planeta.
«La resistencia de un material a deformarse depende de su composición«, explica Susana Barros, del Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço y la Universidad de Oporto, Portugal, y autora principal de la investigación. «Por ejemplo, aquí en la Tierra tenemos mareas debido a la Luna y el sol, pero sólo podemos ver las mareas en los océanos. La parte rocosa no se mueve tanto. Al medir cuánto se deforma el planeta, podemos decir cuánto de ella es rocoso, gaseoso o agua«.
El número de Love para WASP-103b es similar al de Júpiter, lo que sugiere que la estructura interna es similar, a pesar de que WASP-103b tiene el doble de radio. «En principio, esperaríamos que un planeta con 1,5 veces la masa de Júpiter tuviera aproximadamente el mismo tamaño, por lo que WASP-103b debe estar muy inflado debido al calentamiento de su estrella y quizás a otros mecanismos«, sospecha Susana.
«Si podemos confirmar los detalles de su estructura interna con futuras observaciones, tal vez podamos comprender mejor qué lo hace tan inflado. Conocer el tamaño del núcleo de este exoplaneta también será importante para entender mejor cómo se formó«.
Dado que la incertidumbre en el número de Love sigue siendo bastante alta, se necesitarán futuras observaciones con Cheops y el Telescopio Espacial James Webb para descifrar los detalles. La precisión extremadamente alta de Webb mejorará las mediciones de la deformación de las mareas de los exoplanetas, lo que permitirá una mejor comparación entre estos llamados «Júpiter calientes» y los planetas gigantes del Sistema Solar.
Movimiento misterioso
Otro misterio también rodea a WASP-103b. Las interacciones de las mareas entre una estrella y un planeta del tamaño de Júpiter muy cercano a su estrella generalmente harían que el período orbital del planeta se acortara, acercándolo gradualmente a la estrella antes de que finalmente sea engullido por la estrella madre. Sin embargo, las mediciones de WASP-103b parecen indicar que el período orbital podría estar aumentando y que el planeta se está alejando lentamente de la estrella. Esto indicaría que algo más que las fuerzas de marea es el factor dominante que afecta a este planeta.
Susana y sus compañeros de estudio observaron otros escenarios potenciales, como que una estrella compañera de la estrella anfitriona afectara la dinámica del sistema o que la órbita del planeta fuera ligeramente elíptica. No pudieron confirmar estos escenarios, pero tampoco pudieron descartarlos. También es posible que el período orbital esté disminuyendo en lugar de aumentar, pero sólo las observaciones adicionales de los tránsitos de WASP-103b con Keops y otros telescopios ayudarán a arrojar luz sobre este misterio.
«El tamaño del efecto de la deformación de las mareas en la curva de luz del tránsito de un exoplaneta es muy pequeño, pero gracias a la altísima precisión de Cheops podemos verlo por primera vez«, insiste Kate Isaak, científica del proyecto de la ESA para Cheops. «Este estudio es un excelente ejemplo de las muy diversas preguntas que los científicos de exoplanetas pueden abordar con Cheops, lo que ilustra la importancia de esta misión de seguimiento flexible«.
Fuente: Astronomy and Astrophysics.
