Usando observaciones del Satélite TESS de la NASA, un equipo internacional de astrónomos ha descubierto un trío de mundos calientes más grandes que la Tierra orbitando una versión mucho más joven de nuestro Sol llamada TOI 451. El sistema reside en la corriente Piscis-Eridanus recientemente descubierta, una colección de estrellas con menos del 3% de la edad de nuestro sistema solar que se extiende por un tercio del cielo.

Los planetas fueron descubiertos en imágenes de TESS tomadas entre Octubre y Diciembre de 2018. Los estudios de seguimiento de TOI 451 y sus planetas incluyeron observaciones realizadas en 2019 y 2020 utilizando el ya retirado Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, así como muchos otros en tierra. Los datos infrarrojos de archivo del satélite NEOWISE de la NASA, recopilados entre 2009 y 2011 bajo su nombre anterior, WISE, sugieren que el sistema retiene un disco frío de polvo y escombros rocosos. Otras observaciones muestran que TOI 451 probablemente tiene dos compañeros estelares distantes que giran en círculos mucho más allá de los planetas.

“Este sistema marca muchas casillas para los astrónomos”, dijo Elisabeth Newton, profesora asistente de física y astronomía en el Dartmouth College en Hanover, New Hampshire, quien dirigió la investigación. “Tiene solo 120 millones de años y está a solo 400 años luz de distancia, lo que permite observaciones detalladas de este joven sistema planetario. Y debido a que hay tres planetas entre dos y cuatro veces el tamaño de la Tierra, son objetivos especialmente prometedores para probar teorías sobre cómo evolucionan las atmósferas planetarias."

Las corrientes estelares se forman cuando la gravedad de nuestra galaxia, la Vía Láctea, desgarra cúmulos de estrellas o galaxias enanas. Las estrellas individuales se mueven a lo largo de la órbita original del cúmulo, formando un grupo alargado que se dispersa gradualmente.

En 2019, un equipo dirigido por Stefan Meingast en la Universidad de Viena utilizó datos de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea para descubrir la corriente Piscis-Eridanus, llamada así por las constelaciones que contienen las mayores concentraciones de estrellas. Extendiéndose a lo largo de 14 constelaciones, la corriente tiene aproximadamente 1.300 años luz de longitud.

Las estrellas más jóvenes giran más rápido que sus contrapartes más viejas, y también tienden a tener manchas estelares prominentes: regiones más oscuras y frías como las manchas solares. A medida que estos puntos giran dentro y fuera de nuestra vista, pueden producir ligeras variaciones en el brillo de una estrella que TESS puede medir.

Las mediciones de TESS revelaron evidencias abrumadoras de manchas estelares y una rápida rotación entre las estrellas de la corriente. Con base en este resultado, los astrónomos descubrieron que la corriente tenía solo 120 millones de años, similar al famoso cúmulo de las Pléyades y ocho veces más joven que las estimaciones anteriores. La masa, la juventud y la proximidad de la corriente Piscis-Eridanus lo convierten en un laboratorio fundamental y emocionante para estudiar la formación y evolución de estrellas y planetas.

La joven estrella TOI 451, más conocida por los astrónomos como CD-38 1467, se encuentra a unos 400 años luz de distancia en la constelación de Eridanus. Tiene el 95% de la masa de nuestro Sol, pero es un 12% más pequeña, un poco más fría y emite un 35% menos de energía. TOI 451 gira cada 5,1 días, que es más de cinco veces más rápido que el Sol.

Incluso el planeta más distante de TOI 451 orbita tres veces más cerca de lo que Mercurio se acerca al Sol, por lo que todos estos mundos son bastante calientes e inhóspitos para la vida tal como la conocemos. Las estimaciones de temperatura oscilan entre aproximadamente 1.200 grados Celsius para el planeta más interno y aproximadamente 450 ºC para el más externo.

TOI 451b orbita cada 1,9 días, tiene aproximadamente 1,9 veces el tamaño de la Tierra y su masa estimada varía de dos a 12 veces la de la Tierra. El siguiente planeta, TOI 451 c, completa una órbita cada 9,2 días, es aproximadamente tres veces más grande que la Tierra y tiene entre tres y 16 veces la masa de la Tierra. El mundo más grande y lejano, TOI 451 d, rodea la estrella cada 16 días, tiene cuatro veces el tamaño de nuestro planeta y pesa entre cuatro y 19 masas terrestres.
 

Los astrónomos esperan que planetas tan grandes como estos retengan gran parte de sus atmósferas a pesar del intenso calor de su estrella cercana. Diferentes teorías sobre cómo evolucionan las atmósferas cuando un sistema planetario alcanza la edad de TOI 451 predicen una amplia gama de propiedades. La observación de la luz de las estrellas que atraviesa las atmósferas de estos planetas brinda la oportunidad de estudiar esta fase de desarrollo y podría ayudar a restringir los modelos actuales.

Las observaciones de WISE muestran que el sistema es inusualmente brillante en luz infrarroja, que es invisible para los ojos humanos, en longitudes de onda de 12 y 24 micrómetros. Esto sugiere la presencia de un disco de escombros, donde cuerpos rocosos parecidos a asteroides chocan y se reducen a polvo. Aunque Newton y su equipo no pueden determinar la extensión del disco, lo imaginan como un anillo difuso de rocas y polvo centrado tan lejos de la estrella como lo está Júpiter de nuestro Sol.

Los investigadores también investigaron una estrella vecina tenue que aparece a unos dos píxeles de distancia de TOI 451 en las imágenes de TESS. Con base en los datos de Gaia, el equipo de Newton determinó que esta estrella era una compañera ligada gravitacionalmente ubicada tan lejos de TOI 451 que su luz tarda 27 días en llegar allí. De hecho, los investigadores creen que la compañera es probablemente un sistema binario de dos estrellas enanas de tipo M, cada una con aproximadamente el 45% de la masa del Sol y emitiendo solo el 2% de su energía.