La mayoría de estrellas parecidas al Sol son el núcleo de sistemas de planetas cuyos tamaños se encuentran entre el de la Tierra, con un diámetro de 12.700 km, y el de Neptuno (49.500 km), cuatro veces superior pero 17 veces más pesado. A estos cuerpos se les llama supertierras y subneptunos y, aunque no existe ninguno en nuestro sistema solar, son los planetas más abundantes de la galaxia.
Su lejanía ha dificultado durante años comprender cómo se forman y evolucionan estos mundos. Una de las principales hipótesis apunta a que, en sus primeras etapas, estos planetas pierden gran parte de su atmósfera, transformándose desde cuerpos gigantes hasta los sub-Neptunos que hoy se observan con tanta frecuencia.
Ahora, un equipo internacional de astrónomos ha identificado un "eslabón clave" para entender ese proceso. En el estudio han participado los investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) Enric Pallé y Felipe Murgas, que han analizado cuatro planetas recién nacidos en el sistema estelar V1298 Tau, captándolos en pleno proceso de transformación.
Superar el obstáculo de las estrellas jóvenes
"Todas las estrellas jóvenes son intrínsecamente activas, lo que hasta ahora había impedido medir con precisión las masas de sus planetas en formación", explica Pallé. Según detalla, el estudio ha logrado superar esta limitación mediante una técnica basada en la gravedad mutua entre los propios planetas.
“Confirmar que estos mundos están extraordinariamente hinchados nos da una pieza fundamental para reconstruir la historia evolutiva de los sistemas planetarios más comunes de la galaxia y nos ayudará a entender por qué el nuestro es una excepción”, añade el investigador del IAC.
En la misma línea, el autor principal del trabajo, John Livingston, del Centro de Astrobiología de Tokio (ABC, NINS), subraya la relevancia del hallazgo: "Estamos viendo un adelanto de lo que se convertirá en un sistema planetario muy normal". Según explica, los cuatro planetas estudiados acabarán contrayéndose hasta convertirse en supertierras y subneptunos, algo que nunca se había observado con tanta claridad en planetas tan jóvenes.
Un laboratorio cósmico
El estudio se centra en V1298 Tau, una estrella de apenas 20 millones de años, una edad insignificante comparada con los 4.500 millones del Sol. A su alrededor orbitan cuatro planetas gigantes, con tamaños entre Neptuno y Júpiter, inmersos en una fase breve y turbulenta de evolución rápida. Por sus características, este sistema parece ser un ancestro directo de los sistemas compactos con múltiples planetas que se distribuyen por toda la galaxia.
Durante una década, el equipo ha utilizado una combinación de telescopios terrestres y espaciales para medir con gran precisión los tránsitos, es decir, los momentos en los que cada planeta pasa por delante de su estrella. Al analizar estos tránsitos, los investigadores detectaron que las órbitas no seguían un patrón perfectamente regular.
Planetas que se atraen
La causa es la interacción gravitatoria entre los propios planetas, que se atraen entre sí y alteran ligeramente su velocidad orbital. Estas pequeñas desviaciones, conocidas como Variaciones de Tiempo de Tránsito (TTV), han permitido medir por primera vez las masas de estos planetas con fiabilidad.
“El método habitual para estudiar planetas consiste en medir la velocidad de la estrella mientras es eclipsada por sus planetas”, explica Erik Petigura, coautor del estudio e investigador de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA). Sin embargo, las estrellas jóvenes son tan activas que este método resulta inviable. “Al usar las TTV, utilizamos la propia gravedad de los planetas entre sí para calcular sus masas”, señala.
Planetas ligeros y esponjosos
Los resultados fueron sorprendentes. Aunque los planetas tienen entre cinco y diez veces el radio de la Tierra, sus masas son solo de cinco a quince veces la masa terrestre, lo que los convierte en mundos de densidad extremadamente baja.
“Se sospechaba que los planetas jóvenes tenían densidades muy bajas, pero esto nunca se había medido”, afirma Murgas. Según explica, al comparar masas y radios se ha obtenido la primera medida observacional de sus densidades promedio, confirmando que son cuerpos excepcionalmente esponjosos.
El investigador añade que, en los próximos millones de años, estos planetas perderán gran parte de su atmósfera debido a la intensa radiación de su estrella, un proceso clave para entender su evolución posterior.
Este hallazgo ayuda a resolver un antiguo rompecabezas: los subneptunos experimentan transformaciones muy drásticas en los primeros compases de su existencia, perdiendo buena parte de sus atmósferas iniciales y enfriándose rápidamente cuando desaparece el disco de gas que rodea a la estrella.
El eslabón perdido de los sistemas planetarios
Petigura compara el hallazgo con el descubrimiento del fósil Lucy, uno de los ancestros humanos más conocidos. “V1298 Tau es un vínculo crítico entre las nebulosas de formación estelar que vemos por todo el cielo y los sistemas planetarios maduros que hemos descubierto por millares”, señala.
Comprender sistemas jóvenes como este también puede arrojar luz sobre una incógnita persistente: por qué el Sistema Solar carece de supertierras y subneptunos, a pesar de ser los planetas más comunes de la galaxia.