Especialistas en formación planetaria del CONICET La Plata profundizan el estudio de las “súper Tierras” y los “mini Neptunos”

Se lo conoce como el “valle de radios” y hace referencia a la brecha en la distribución de tamaños que predominan entre los casi 2800 exoplanetas, es decir, ubicados fuera del Sistema Solar, descubiertos por el telescopio espacial Kepler, puesto en órbita por la NASA entre 2009 y 2018. Aunque todos ellos tienen tamaños comprendidos entre Neptuno y La Tierra, curiosamente la mayoría se agrupa en dos medidas estándar: 1,3 veces y 2,5 veces el radio de nuestro planeta, dimensiones que les han valido respectivamente las denominaciones de “súper Tierras” y “mini Neptunos”. El porqué de esta división bien marcada en dos grupos según el tamaño es un interrogante que muchos grupos de investigación en astronomía alrededor del mundo intentan contestar. Un equipo de especialistas del CONICET en el Instituto de Astrofísica de La Plata (IALP, CONICET-UNLP) participó de un estudio internacional cuyas conclusiones se publicaron recientemente en la prestigiosa revista Astronomy & Astrophysics bajo el formato de una Carta al Editor, reservado para trabajos breves cuyo contenido puede cambiar el paradigma reinante en determinado campo disciplinar.

El nuevo estudio se basa en una investigación anterior del mismo grupo en la que se presentaron resultados de simulaciones computacionales sobre el origen de planetas dentro de discos de gas y polvo llamados “protoplanetarios”, que giran alrededor de estrellas en formación, y en los que se van aglutinando grumos de material a modo de semilla de lo que serán futuros planetas. Con la recreación de este proceso, las y los autores de aquel trabajo lograron explicar por primera vez la curiosa separación entre las dos categorías de planetas: si el material original acumulado era de hielo, producto de estar lejos de la estrella, los exoplanetas formados podían crecer mucho en tamaño dando lugar a “mini Neptunos”, mientras que si la aglomeración inicial estaba hecha de pedruzcos de roca, el exoplaneta no crecería tanto, y sería en cambio una “súper Tierra”. Estos últimos, además, perdían más fácilmente sus atmósferas, mientras que los primeros eran capaces de retenerla. Los modelos informáticos mostraban, entonces, que la separación de los cuerpos según sus dimensiones podía surgir de manera directa, dependiente de cómo era y de dónde provenía el germen original.

Sin embargo, aquellos modelos informáticos se basaban en sistemas en formación con una estrella central semejante al Sol, un dato que se propusieron modificar en el nuevo trabajo para así ampliar la mirada sobre el interrogante a responder. “En este caso, las simulaciones incluyeron una mayor variedad de estrellas, con tamaños que van desde una vez y media la masa solar, en el caso de aquellas que son más calientes que el Sol, hasta una décima parte de esa masa, en las que son más frías”, relata María Paula Ronco, investigadora del CONICET en el IALP y una de las autoras del trabajo, y continúa: “Comprobamos que la separación natural de radios se mantenía para casi todos los tipos de estrellas consideradas, salvo en las más frías, donde el ‘valle de radios’ se difuminaba. Y este resultado teórico concuerda con observaciones de exoplanetas en estrellas frías publicadas en 2022”. El equipo de especialistas locales se completa con Octavio Guilera y Marcelo Miller Bertolami, ambos también investigadores del organismo con lugar de trabajo en el IALP.

Además, los nuevos modelos predicen que, en su mayoría, las “súper Tierras” serían planetas secos que perdieron casi toda su atmósfera primordial, mientras que los “mini Neptunos” serían mayoritariamente planetas ricos en agua, con atmósferas con vapor de agua, mientras que los del otro grupo tendrían agua en estado líquido o en forma de hielo. La combinación de modelos computacionales que simulan los procesos físicos en los discos protoplanetarios junto con la inclusión de la evolución de los planetas a partir de diferentes “semillas” dentro de estos discos demostró ser una herramienta muy eficaz para interpretar las observaciones astronómicas. Vale destacar que el tema de este trabajo está a la vanguardia de la investigación en astronomía a nivel mundial ya que se trata de uno de los debates actuales con mayor presencia, y por tanto se espera que las conclusiones publicadas generen gran repercusión en la comunidad científica internacional dedicada al estudio de la formación planetaria.