El misterio del exoplaneta prohibido: ¿Cómo es que un planeta tan grande puede orbitar una estrella tan pequeña?

El exoplaneta TOI‑5205b, apodado “el planeta prohibido”, ha llamado la atención de la comunidad astronómica porque desafía los modelos convencionales de formación planetaria. Se trata de un gigante gaseoso del tamaño de Júpiter que orbita una diminuta estrella enana roja de tipo M4 a una distancia extremadamente cercana, completando una revolución alrededor de su sol en apenas 1,63 días.

Descubierto en febrero de 2023 a unos 280 años‑luz de la Tierra por el satélite TESS, TOI‑5205b se encuentra alrededor de una estrella cuya masa es solo el 40 % de la solar y cuyo radio es apenas cuatro veces mayor que el del propio planeta. La combinación de un planeta tan masivo y una estrella tan pequeña resulta inesperada, pues los discos protoplanetarios de las enanas rojas son poco masivos y, según la teoría, no deberían contener suficiente material sólido para formar núcleos suficientemente grandes como para desencadenar la captura rápida de gas.

Observaciones con el James Webb Space Telescope

Un equipo internacional utilizó el espectrógrafo NIRSpec del James Webb Space Telescope (JWST) para observar tres tránsitos de TOI‑5205b. Durante el tránsito, la luz de la estrella atraviesa la atmósfera del planeta y, al analizar cómo varía esa luz con la longitud de onda, es posible identificar las moléculas presentes en la envoltura gaseosa.

• Se detectó metano (CH₄) y sulfuro de hidrógeno (H₂S) en la atmósfera.
• La señal de vapor de agua resultó difícil de observar debido a la “contaminación estelar”: manchas y otras irregularidades en la superficie de la activa enana roja alteran el espectro y ocultan posibles trazas de H₂O.
• El análisis sugiere que la atmósfera del planeta es pobre en elementos pesados respecto al Sol, es decir, posee una metalicidad subsolar.
• El cociente carbono‑oxígeno (C/O) parece ser superior al solar, un rasgo poco frecuente que puede revelar el entorno químico en el que se formó el planeta.

Los modelos internos, basados en la masa y el radio del planeta, indican que aproximadamente el 17 % de su composición total está constituida por elementos pesados, lo que implica un interior significativamente más metalizado que su atmósfera. Esta discrepancia sugiere que los elementos pesados se encuentran concentrados en las capas profundas, mientras que la capa superior permanece relativamente “limpia”.

Según el astrofísico Shubham Kanodia, de Carnegie Science y coautor del estudio, “observamos una metalicidad mucho menor en la atmósfera de lo que predecían nuestros modelos para la composición global del planeta. Esto indica que los elementos pesados migraron hacia el interior durante su formación y que ahora el interior y la atmósfera no están completamente mezclados”. Además, añadió que “la atmósfera parece ser muy rica en carbono y pobre en oxígeno”.

El estudio, publicado recientemente en *The Astronomical Journal*, también advierte que la fuerte actividad estelar de la enana roja podría estar sesgando las mediciones. Por ello, los autores subrayan la necesidad de futuras observaciones, particularmente en longitudes de onda más largas, para confirmar la ausencia de agua y afinar las estimaciones de metalicidad.

Con el continuo desempeño del JWST, los astrónomos esperan determinar si TOI‑5205b es una anomalía aislada o si forma parte de una población más amplia de gigantes gaseosos que orbitan estrellas diminutas. La respuesta a esta pregunta podría obligar a replantear las teorías actuales sobre la formación de planetas gigantes alrededor de enanas rojas.

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