GJ 523b, la mega-Tierra que desafía las teorías sobre cómo nacen los planetas

Astrónomos descubrieron un exoplaneta que desafía las teorías actuales sobre la formación planetaria. Se trata de GJ 523b, un mundo extremadamente denso que tiene un radio 2,55 veces superior al de la Tierra, pero concentra una masa equivalente a 23,5 veces la de nuestro planeta.

El objeto pertenece a una categoría propuesta por los investigadores como “mega-Tierras”, destinada a describir exoplanetas de tamaño inferior al de Neptuno, pero con una densidad excepcionalmente elevada. En el caso de GJ 523b, la densidad estimada alcanza los 7,8 gramos por centímetro cúbico.

“Esto no es lo que esperábamos en absoluto”, explicó Maxwell Kroft, autor principal del estudio e investigador de la Universidad de Wisconsin-Madison. El desconcierto surge porque los planetas que alcanzan masas tan elevadas deberían, según los modelos convencionales, comenzar a acumular grandes cantidades de hidrógeno y helio y evolucionar hacia mundos gaseosos.

Un mundo joven que pone a prueba los modelos

GJ 523b fue identificado inicialmente mediante el Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA, que detecta planetas cuando pasan frente a sus estrellas y producen pequeñas disminuciones en su brillo.

La confirmación llegó mediante observaciones desde tierra realizadas con el sistema WIYN/NEID. Las mediciones de velocidad radial permitieron determinar la masa del planeta y confirmar que completa una órbita alrededor de su estrella cada 17,75 días.

El sistema es, además, extraordinariamente joven: su edad se estima en unos 169 millones de años, con un margen de incertidumbre considerable.

Esa combinación de juventud, tamaño y densidad es precisamente la que convierte al planeta en un desafío para los astrónomos. De acuerdo con los modelos tradicionales, cuando un núcleo rocoso alcanza aproximadamente 20 masas terrestres puede comenzar una acumulación descontrolada de gas procedente del disco que rodea a la estrella. Ese proceso conduce a la formación de gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno.

GJ 523b ya supera ese umbral, pero no parece haber seguido ese camino.

¿Cómo pudo sobrevivir sin convertirse en un gigante gaseoso?

Los investigadores plantean varias posibilidades para explicar las características del planeta. Una de ellas es que GJ 523b haya formado originalmente una atmósfera mucho más extensa y la haya perdido posteriormente, posiblemente como consecuencia de la intensa radiación de su joven estrella.

Otra hipótesis contempla un escenario mucho más violento: una colisión gigantesca entre planetas. Un impacto de esa magnitud podría haber fusionado sus núcleos rocosos y expulsado buena parte de sus envolturas gaseosas al espacio.

El estudio también señala que la orientación orbital del planeta podría aportar pistas. Los investigadores estiman una oblicuidad orbital mínima de unos 71 grados respecto del eje de rotación de su estrella, un dato que también resulta difícil de explicar mediante los escenarios más sencillos de formación planetaria.

Por ahora, ninguna hipótesis permite explicar de manera concluyente el origen de GJ 523b. Los propios autores advierten que todavía faltan datos para determinar cómo se formó.

La clave estará en encontrar más “mega-Tierras”

El hallazgo también podría servir para definir mejor una categoría que hasta ahora se utilizaba de manera informal. Los investigadores proponen considerar como “mega-Tierras” a los exoplanetas con un radio de al menos 2,1 veces el terrestre y una densidad superior a 5,5 gramos por centímetro cúbico.

GJ 523b sería, así, un caso especialmente representativo de esta población de mundos ultradensos. Sin embargo, un solo planeta no alcanza para determinar si se trata de una rareza cósmica o de una familia de objetos mucho más numerosa.

Encontrar nuevos ejemplares será fundamental. Una muestra de decenas de estos planetas podría permitir identificar patrones y determinar si existen mecanismos de formación todavía desconocidos que expliquen por qué algunos mundos superan el umbral que debería convertirlos en gigantes gaseosos y, aun así, permanecen predominantemente rocosos.

El trabajo fue publicado como preprint en arXiv y se encuentra actualmente en proceso de revisión para su eventual publicación en The Astronomical Journal.