Las mediciones del satélite TESS de la NASA han permitido a los astrónomos mejorar en gran medida su comprensión del extraño entorno de KELT-9 b, uno de los planetas más calientes conocidos.

"El factor de rareza es alto en KELT-9 b", dijo John Ahlers, astrónomo de la Asociación de Investigación Espacial de las Universidades en Columbia, Maryland, y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Es un planeta gigante en una órbita muy cercana, casi polar, alrededor de una estrella que gira rápidamente, y estas características complican nuestra capacidad de comprender la estrella y sus efectos en el planeta".

Ubicado a unos 670 años luz de distancia en la constelación Cygnus, KELT-9 b fue descubierto en 2017 porque el planeta pasó frente a su estrella por una parte de cada órbita, un evento llamado tránsito. Los tránsitos regularmente atenúan la luz de la estrella en una cantidad pequeña pero detectable. Los tránsitos de KELT-9 b se observaron por primera vez en el estudio de tránsito de KELT, un proyecto que recolectó observaciones de dos telescopios robóticos ubicados en Arizona y Sudáfrica.

Entre el 18 de julio y el 11 de septiembre de 2019, como parte de la campaña de un año de la misión para observar el cielo del norte, TESS observó 27 tránsitos de KELT-9 b, tomando mediciones cada dos minutos. Estas observaciones permitieron al equipo modelar la estrella inusual del sistema y su impacto en el planeta.

KELT-9 b es un mundo gigante de gas aproximadamente 1,8 veces más grande que Júpiter, con 2,9 veces su masa. Las fuerzas de marea han bloqueado su rotación, por lo que el mismo lado siempre se enfrenta a su estrella. El planeta gira alrededor de su estrella en solo 36 horas en una órbita que lo lleva casi directamente sobre los dos polos de la estrella.

KELT-9 b recibe 44.000 veces más energía de su estrella que la Tierra del Sol. Esto hace que la temperatura diurna del planeta sea de alrededor de 4.300 ºC, más caliente que la superficie de algunas estrellas. Este intenso calentamiento también hace que la atmósfera del planeta se escape al espacio.

Su estrella anfitriona también es una rareza. Tiene aproximadamente el doble del tamaño del Sol y tiene un promedio de 56 por ciento más de calor. Pero gira 38 veces más rápido que el Sol, completando una rotación completa en solo 16 horas. Su giro rápido distorsiona la forma de la estrella, aplanándola en los polos y ampliando su sección media. Esto hace que los polos de la estrella se calienten y se iluminen mientras su región ecuatorial se enfría y atenúa, un fenómeno llamado oscurecimiento por la gravedad. El resultado es una diferencia de temperatura en la superficie de la estrella de casi 800 ºC.

Con cada órbita, KELT-9 b experimenta dos veces el rango completo de temperaturas estelares, produciendo lo que equivale a una secuencia estacional peculiar. El planeta experimenta "verano" cuando se balancea sobre cada polo caliente e "invierno" cuando pasa sobre la sección media más fría de la estrella. Entonces KELT-9 b experimenta dos veranos y dos inviernos cada año, con cada temporada de aproximadamente nueve horas.

"Es realmente intrigante pensar en cómo el gradiente de temperatura de la estrella afecta al planeta", dijo Knicole Colón de Goddard, coautor del artículo. "Los niveles variables de energía recibidos de su estrella probablemente produzcan una atmósfera extremadamente dinámica".

La órbita polar de KELT-9 b alrededor de su estrella aplanada produce tránsitos claramente asimétricos. El planeta comienza su tránsito cerca de los polos brillantes de la estrella y luego bloquea cada vez menos luz a medida que viaja sobre el ecuador más tenue de la estrella. Esta asimetría proporciona pistas sobre los cambios de temperatura y brillo en la superficie de la estrella, y permitió que el equipo reconstruyera la forma de la estrella, cómo está orientada en el espacio, su rango de temperaturas de la superficie y otros factores que afectan al planeta.

"De los sistemas planetarios que hemos estudiado mediante el oscurecimiento por la gravedad, los efectos sobre KELT-9 b son, verdaderamente, los más espectaculares", dijo Jason Barnes, profesor de física en la Universidad de Idaho y coautor del artículo. "Este trabajo contribuye en gran medida a unificar el oscurecimiento por la gravedad con otras técnicas que miden la alineación planetaria, y que al final esperamos descubrir secretos sobre la formación y la historia evolutiva de los planetas alrededor de estrellas de gran masa".