Los secretos de WASP-193b, el exoplaneta que se parece al algodón de azúcar e intriga a los científicos

Las características de WASP-193b explican por qué este exoplaneta intriga tanto a aficionados a la astronomía como a los expertos en ciencias espaciales. Para comenzar, teniendo en cuenta su caracterización, se encuentra fuera del Sistema Solar. Además, es un verdadero gigante en el cosmos: es 50 % más grande que el gigante gaseoso Júpiter. Por otra parte, hay que prestar atención a su composición. Debido a su baja densidad, los especialistas lo comparan con un algodón de azúcar o con un castillo inflable.  

Para desentrañar los misterios en torno a este exoplaneta, un equipo internacional de investigadores propone una aproximación en un estudio publicado recientemente en Nature Astronomy. Según explican los astrónomos en el informe, su objeto de análisis es el segundo planeta menos denso que se conoce hasta la fecha. En ese aspecto solo se le adelanta Kepler-51d que, por cierto, es mucho más pequeño.

¿Por qué los exoplanetas de bajísima densidad siguen intrigando tanto a los aficionados como a los entendidos? ¿Qué procesos explican esa singularidad en su composición? ¿Realmente son comparables con el algodón? Es decir, si llegásemos a tocarlos, ¿sentiríamos una textura similar a la de una esponja? Con el propósito de responder estas y otras dudas, Hipertextual dialogó en exclusiva con Francisco Pozuelos (41), astrónomo del Instituto de Astrofísica de Andalucía y coautor del nuevo estudio.  

WASP-193b: 10 datos sobre el exoplaneta al que comparan con el algodón de azúcar

• Según indica la NASA, fue descubierto en forma reciente, en el año 2023.
• La agencia espacial de Estados Unidos lo describe como un “gigante compuesto principalmente por gases”.
• Se encuentra en el grupo de los exoplanetas. Hasta ahora, se han descubierto cerca de 5.500 fuera del Sistema Solar.
• Se encuentra a unos 1.200 años luz de la Tierra.
• Su tamaño es 50 % más grande en comparación con Júpiter, que es el planeta más voluminoso del Sistema Solar. La relación es de 1,5.
• Por contrapartida, su masa es de 0,14 respecto a Júpiter. Esto se traduce en una densidad siete veces menor.
• Más sobre su densidad. Se indica que es de 0,059 gramos por centímetro cúbico. Para tener una dimensión, la del algodón de azúcar ronda los 0,05 gramos por centímetro cúbico. Por su parte, la de nuestro planeta es de 5,51 gramos por centímetro cúbico.
• "WASP-193b tan liviano que es difícil pensar en un material análogo en estado sólido”, comentó en un comunicado Julien de Wit, uno de los autores del estudio y científico del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). “La razón por la que se parece al algodón de azúcar es porque ambos son prácticamente aire. El planeta es básicamente súper esponjoso”, describió.
• El equipo, que también integra el español Pozuelos, estima que el exoplaneta está compuesto principalmente de hidrógeno y helio.
• Según comprobamos en esta gráfica interactiva, el sistema se completa con la WASP-193, una estrella de tipo F. Esta clasificación reúne variantes estelares que tienen de 1 a 1,4 veces la masa del Sol. En este caso, el exoplaneta demora poco más de seis días para completar una órbita.

“La existencia de planeas como WASP-193 plantea nuevos interrogantes y posibilidades”, dice Pozuelos

“WASP-193b es principalmente de aire. Pero hay que recordar que el aire está compuesto de elementos. En el caso de la Tierra, de nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, neón y helio —y otros, pero en menor abundancia—. En el caso de este exoplaneta, creemos que predominan los elementos más livianos, el hidrógeno y el helio, que explicarían una atmósfera tan distendida”, explica Pozuelos en diálogo con Hipertextual. Residente en Granada, actualmente es parte el grupo de investigación de Exoplanetas y Estrellas de Baja Masa del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC).

-¿Cómo y cuándo comenzó tu interés en este exoplaneta?

- En 2019, mi compañero Khalid Barkaoui, en aquel momento estudiante de doctorado en la Universidad de Liège, Bélgica (yo era investigador postdoctoral en esa misma universidad), vino a mi despacho. Me preguntó unas cuestiones técnicas sobre el proyecto WASP en el que participábamos. Estuvimos revisando diferentes estrellas toda la mañana y en una de ellas vimos indicios claros de que había algo interesante. Le propuse hacer unos cuantos análisis para cerciorarnos de que era un planeta y no otra cosa, como una estrella binaria, lo que llamamos un falso positivo.

Un par de días después volvió a mi despacho a enseñarme los resultados preliminares que había obtenido. Estos ya apuntaban a que este no era un planeta común. Presentamos nuestro hallazgo al resto del grupo de investigación y pusimos en marcha toda la maquinaria. Observaciones con más telescopios, medidas de velocidades raciales, análisis estadísticos, etcétera.

-¿Qué implica su bajísima densidad? ¿Cuán atinada es la comparación con el algodón de azúcar?

- La baja densidad de WASP-193b implica que probablemente tiene una atmósfera enorme, de proporciones muy superiores a nuestro Júpiter. Esa pomposidad, a su vez, debe esconder el secreto de cómo se formó y evolucionó el planeta hasta su estado actual. La comparación con el algodón de azúcar es simplemente para hacernos una idea visual de cuán liviano es. Sus densidades son muy parecidas, pero por supuesto no es dulce ni rosa. 

- ¿Cómo han detectado a WASP-193b? En un sentido más amplio, ¿cómo logran determinar las características de un planeta que se encuentra fuera del Sistema Solar?

- El planeta fue descubierto inicialmente usando el método de tránsito, el cual se basa en monitorear el brillo de una estrella esperando a que este disminuya. Es decir, un oscurecimiento de la estrella producido por un objeto opaco (un planeta) que se interpone entre el observador y la estrella. Y esto lo debe hacer de forma periódica.

Con esta técnica determinamos el tamaño de WASP-193b como un 50% más grande que Júpiter (~1,5Rj). Para medir su masa usamos el método de velocidades radiales, el cual se basa en el efecto Doppler, el mismo que hace que las ambulancias suenen de forma diferente cuando se alejan que cuando se acercan a nosotros. Ese efecto, en el caso de las estrellas, se produce porque en realidad el planeta no orbita a la estrella, sino que el sistema estrella-planeta orbita con respecto al centro de masas. Aunque este centro de masas está muy cerca de la estrella, hace que ésta se mueva ligeramente, una especie de bamboleo, acercándose y alejándose a nosotros con el mismo periodo que el planeta que la orbita y podamos medir ese efecto Doppler en su luz.

Con este método determinamos que la masa de WASP-193b es apenas una séptima parte de la de Júpiter (~0,14Mj). Combinando el tamaño y la masa obtenidas de forma observacional, ya solo es cuestión de hacer las cuentas y sacar la densidad promedio del objeto, que en este caso resulto ser 25 veces menor que la densidad de Júpiter, ~0,059g/cm3. Es aproximadamente el valor de la densidad del algodón de azúcar (0,05g/cm3). 

- ¿Cuáles son los principales misterios en torno a WASP-193b?

- Sabemos que está compuesto de aire. Pero la cuestión es que si la atmósfera está compuesta de estos elementos tan livianos, y teniendo en cuenta la edad del sistema estrella-planeta, ya debería de haberse perdido por acción de la radiación estelar. Sin embargo, ahí está. ¿Cómo esto es posible? Aún no lo sabemos. 

Este tipo de planetas con densidades por debajo de 0,1g/cm3 son una subcategoría lo que llamamos Júpiter hinchados. Conocemos unos diez objetos de este tipo del total de más de 5.500 exoplanetas descubiertos a día de hoy. Es decir, estos planetas ultra ligeros son muy raros. Y la cuestión es que no entendemos bien cómo se forman, llevan siendo un misterio más de 15 años. Los modelos de formación planetaria actuales fallan al intentar explicarlos, lo que nos indica que debe existir algún mecanismo físico que no conocemos y que permite que esto suceda.

- ¿Qué sigue en la investigación? ¿Cuáles son los próximos pasos se espera dar para conocer más sobre este WASP-193b?

- El siguiente paso será estudiar en detalle su atmósfera. Saber qué elementos químicos la componen y en que cantidades están distribuidos, nos dará información sobre cómo se formó el planeta y cuál ha sido su evolución. Así podremos empezar a elucidar cuál es ese mecanismo que desconocemos que hace que estos planetas existan.

Para ello, el mejor instrumento disponible es el James Webb. En el siguiente ciclo de observación de este telescopio espacial vamos a intentar conseguir tiempo para precisamente hacer todos estos análisis. Conseguir tiempo en el James Webb nunca es fácil, hay que preparar una propuesta de observación bien argumentada y sólida para que te permitan usarlo. Pero creemos que tenemos un caso científico que lo merece aunque habrá que esperar.  

Por último, si conociéramos más detalles sobre WASP-193b, ¿qué información nos brindaría más allá del exoplaneta en sí, del Universo en sentido amplio?

- Se reconoce que nuestros modelos actuales para explicar la formación de planetas están incompletos, dado que no logran incorporar ciertas categorías de planetas, incluyendo los ultraligeros. Este reconocimiento impulsa nuestra búsqueda constante de mayor comprensión sobre la formación de sistemas planetarios, que en última instancia refleja una búsqueda de autoconocimiento. Nos preguntamos cuál es nuestro lugar en la galaxia y el universo, si nuestro Sistema Solar y la Tierra son simplemente el resultado de procesos frecuentes y bien establecidos, lo que sugiere la posibilidad de vida en otros planetas, o si somos el resultado de eventos caóticos y raros, lo que nos dejaría solos en el vasto universo.

“La existencia de planetas como WASP-193b no solo desafía nuestros modelos vigentes, sino que también plantea nuevos interrogantes y posibilidades, recordándonos que aún hay muchos misterios en el universo por explorar y que cada descubrimiento nos acerca más a entender nuestro lugar en el cosmos”, cierra Pozuelos.