El Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA ha descubierto un conjunto de tres mundos orbitando una estrella pacífica ubicada a sólo 73 años luz de la Tierra en la constelación de Pictor. Los exoplanetas, que se encuentran entre los más pequeños y cercanos conocidos, son un blanco tentador para los científicos que esperan comprender cómo se forman los planetas de diferentes tamaños, e incluso pueden ser un futuro coto de caza para la vida extraterrestre.

La TESS fue lanzada el 18 de abril de 2018 con un noble objetivo: sacar a la luz miles de mundos que orbitan dentro de la Vía Láctea y que hasta ahora desconocemos. El telescopio cuenta con cuatro cámaras idénticas que se combinan para observar un «sector» del cielo nocturno de 24 x 90 grados.

La luz de cada una de las muchas estrellas contenidas en un sector se observa continuamente durante un período de 27 días. Una inmersión de luz de una de estas fuentes de luz distantes podría indicar la presencia de un planeta que transita a través de la superficie de su estrella madre en relación con la Tierra. Los exoplanetas candidatos detectados por los amplios ojos de TESS pueden entonces ser enfocados por telescopios terrestres o espaciales para observaciones de seguimiento.

Los planetas recién descubiertos, que se detallan en un artículo publicado hoy en la revista Nature Astronomy, se encuentran entre los exoplanetas más pequeños y cercanos descubiertos hasta la fecha. Los datos iniciales de TESS se complementaron con fotometría de longitud de onda múltiple, espectroscopia e imágenes digitales de alta resolución recogidas por telescopios terrestres.

Después de examinar los datos, se concluyó que tres mundos estaban orbitando la estrella cercana TOI 270, que había sido nombrada así porque era el 270º objeto de interés que TESS ha identificado desde que comenzó sus operaciones científicas.

El trío de mundos recién descubiertos orbita alrededor de una estrella enana M que ya ha experimentado su fase energética juvenil, y ahora brilla con una luz constante. La naturaleza tranquila de la estrella, junto con su alta luminosidad gracias a su relativa proximidad con la Tierra, hace de TOI 270 una excelente perspectiva para los científicos de exoplanetas.

El planeta TOI 270 b – el mundo más recóndito – se cree que es una súper Tierra rocosa con un radio de aproximadamente 1,25 veces el de nuestro planeta. Mientras tanto, los dos planetas más lejanos, TOI 270 c y d, son probablemente mundos sub-neptuno dominados por el gas. El planeta c, que ocupa la órbita media de los tres mundos, tiene un radio equivalente a 2,4 veces el de la Tierra, mientras que el planeta d es ligeramente más pequeño.

Basándose en los datos disponibles, el equipo cree que los tres mundos están perfectamente bloqueados. Esto significa que sólo rotan una vez por órbita, y siempre presentan el mismo lado a su estrella madre de la misma manera que la Luna siempre presenta la misma cara a la Tierra.

Los dos exoplanetas similares a Neptuno son similares en términos de radio, y ocupan una especie de rango de tamaño intermedio. Esto hace que el TOI 270 sea muy diferente de nuestro Sol, que no tiene planetas intermedios que lo orbitan. En cambio, nuestro sistema solar está ocupado por dos extremos – los planetas rocosos más pequeños como Mercurio y Venus, y los enormes gigantes gaseosos Júpiter, Saturno y Neptuno.

Los investigadores esperan que un análisis de los planetas sub-neptuno pueda ayudar a arrojar luz sobre si los planetas rocosos más pequeños como nuestro mármol azul siguen caminos evolutivos similares a los planetas más grandes, o si estos procesos formativos divergen.

«Hay muchas pequeñas piezas del rompecabezas que podemos resolver con este sistema», dice Maximilian Günther, postdoctorado en el Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT y autor principal del estudio que detalla el descubrimiento. «Puedes hacer todo lo que quieras en la ciencia de los exoplanetas, con este sistema.»

Además de ser un excelente laboratorio para estudiar la evolución de los planetas, el TOI 270 también puede ser capaz de albergar vida.

El equipo había creído inicialmente que el TOI 270 d del mundo sub-neptuniano exterior orbitaba dentro de la zona habitable de su estrella madre – una región del espacio donde teóricamente podría existir agua líquida en la superficie de un planeta. Sin embargo, análisis posteriores revelaron que la atmósfera del exoplaneta era probablemente demasiado densa, y que esto habría desencadenado un efecto invernadero desbocado, lo que habría hecho que la superficie se calentara demasiado para sostener la vida.

Mientras que la superficie es un no-go, la atmósfera superior del mundo sub-neptuno puede tener una temperatura que podría permitir la existencia de organismos extremófilos. Además, los investigadores observan que podría haber aún más mundos en órbita TOI-270 que aún no han sido descubiertos, y que uno podría existir potencialmente en la zona habitable de la estrella.

De los tres planetas confirmados, TOI 270 b – el planeta más interior – tiene un período orbital de aproximadamente tres días terrestres. El planeta c tarda cinco días en orbitar su estrella, mientras que el Planeta d tarda 11. Se descubrió que los tres mundos alienígenas orbitan en un patrón conocido por los astrónomos como una «cadena resonante».

Periódicamente, a medida que los exoplanetas se mueven a través de sus órbitas, se alinean entre sí en relación con su estrella, y sus fuerzas gravitacionales influyen o resuenan entre sí.

«Para el TOI-270, estos planetas se alinean como perlas en una cuerda», dice Günther. «Eso es algo muy interesante, porque nos permite estudiar su comportamiento dinámico. Y casi se puede esperar, si hay más planetas, el siguiente estaría en algún lugar más lejos, en otra proporción entera.»

En el futuro, los investigadores planean traer telescopios más potentes para el TOI 270, incluyendo el futuro James Webb Space Telescope.