Gracias a los datos del satélite TESS de la NASA, una colaboración internacional de astrónomos ha identificado cuatro exoplanetas, mundos más allá de nuestro sistema solar, que orbitan un par de estrellas jóvenes llamadas TOI 2076 y TOI 1807.

Estos mundos podrían proporcionar a los científicos un vistazo de una etapa poco conocida de la evolución planetaria.

"Los planetas en ambos sistemas se encuentran en una fase de transición, o adolescente, de su ciclo de vida", dijo Christina Hedges, astrónoma del Instituto de Investigación Ambiental del Área de la Bahía en Moffett Field y del Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, ambos en California. “No son recién nacidas, pero tampoco se han madurado. Aprender más sobre los planetas en esta etapa de la adolescencia nos ayudará en última instancia a comprender los planetas más antiguos en otros sistemas".

TOI 2076 y TOI 1807 residen a más de 130 años luz de distancia con unos 30 años luz de distancia entre ellas, lo que coloca a las estrellas en las constelaciones del norte de Boötes y Canes Venatici, respectivamente. Ambas son estrellas de tipo K, estrellas enanas más anaranjadas que nuestro Sol, y tienen alrededor de 200 millones de años, o menos del 5% de la edad del Sol. En 2017, utilizando datos del satélite Gaia de la ESA, los científicos demostraron que las estrellas viajan por el espacio en la misma dirección.

Los astrónomos piensan que las estrellas están demasiado separadas para orbitarse entre sí, pero su movimiento compartido sugiere que están relacionadas, nacidas de la misma nube de gas.

Tanto TOI 2076 como TOI 1807 experimentan llamaradas estelares que son mucho más energéticas y ocurren con mucha más frecuencia que las producidas por nuestro propio Sol.

"Las estrellas producen quizás 10 veces más luz ultravioleta de la que producirán cuando alcancen la edad del Sol", dijo el coautor George Zhou, astrofísico de la Universidad del Sur de Queensland en Australia. "Dado que el Sol pudo haber estado igualmente activo en un momento dado, estos dos sistemas podrían proporcionarnos una ventana a las primeras condiciones del sistema solar".

TESS monitorea grandes franjas del cielo durante casi un mes a la vez. Esta mirada larga permite al satélite encontrar exoplanetas midiendo pequeñas caídas en el brillo estelar que se producen cuando un planeta cruza frente a su estrella o transita por ella.

Alex Hughes inicialmente llamó la atención de los astrónomos sobre TOI 2076 después de detectar un tránsito en los datos de TESS mientras trabajaba en un proyecto de pregrado en la Universidad de Loughborough en Inglaterra. El equipo de Hedges finalmente descubrió tres mini-Neptunos, mundos entre los diámetros de la Tierra y Neptuno, orbitando la estrella. El planeta más interno TOI 2076 b tiene aproximadamente tres veces el tamaño de la Tierra y gira alrededor de su estrella cada 10 días. Los mundos exteriores TOI 2076 c y d son un poco más de cuatro veces más grandes que la Tierra, con órbitas que superan los 17 días.

TOI 1807 alberga solo un planeta conocido, TOI 1807 b, que tiene aproximadamente el doble del tamaño de la Tierra y orbita la estrella en solo 13 horas. Los exoplanetas con órbitas tan cortas son raros. TOI 1807 b es el ejemplo más reciente descubierto hasta ahora de uno de los denominados planetas de período ultracorto.

Los científicos están trabajando actualmente para medir las masas de los planetas, pero la interferencia de las estrellas jóvenes hiperactivas podría hacer que esto sea un desafío.

Según los modelos teóricos, los planetas inicialmente tienen atmósferas gruesas que quedan de su formación en discos de gas y polvo alrededor de estrellas recién nacidas. En algunos casos, los planetas pierden sus atmósferas iniciales debido a la radiación estelar, dejando tras de sí núcleos rocosos. Algunos de esos mundos continúan desarrollando atmósferas secundarias a través de procesos planetarios como la actividad volcánica.

Las edades de los sistemas TOI 2076 y TOI 1807 sugieren que sus planetas pueden estar en algún lugar en medio de esta evolución atmosférica. TOI 2076 b recibe 400 veces más luz ultravioleta de su estrella que la Tierra del Sol, y TOI 1807 b recibe alrededor de 22.000 veces más.

Si los científicos pueden descubrir las masas de los planetas, la información podría ayudarlos a determinar si misiones como el Hubble de la NASA y el próximo telescopio espaciale James Webb podrían estudiar las atmósferas de los planetas, si es que las tienen.

El equipo está particularmente interesado en TOI 1807 b porque es un planeta de período ultracorto. Los modelos teóricos sugieren que debería ser difícil para los mundos formarse tan cerca de sus estrellas, pero pueden formarse más lejos y luego migrar hacia adentro. Debido a que habría tenido que formarse y migrar en solo 200 millones de años, TOI 1807 b ayudará a los científicos a comprender mejor los ciclos de vida de este tipo de planetas. Si no tiene una atmósfera muy densa y su masa es principalmente de roca, la proximidad del planeta a su estrella podría significar que su superficie está cubierta de océanos o lagos de lava fundida.

"Muchos objetos que estudiamos en astronomía evolucionan en escalas de tiempo tan largas que un ser humano no puede ver los cambios de un mes a otro o de un año a otro", dijo el coautor Trevor David, investigador del Centro de Astrofísica Computacional del Instituto Flatiron en Nueva York. “Si quieres ver cómo evolucionan los planetas, tu mejor opción es encontrar muchos planetas de diferentes edades y luego preguntar en qué se diferencian. El descubrimiento de TESS de los sistemas TOI 2076 y TOI 1807 avanza nuestra comprensión de la etapa de los exoplanetas en la adolescencia".