La mayoría de los exoplanetas se descubren al transitar, o moverse a través de, sus estrellas anfitrionas. Pero un nuevo estudio detalla el escenario opuesto: al cruzar un planeta gigante con su estrella anfitriona, las peculiaridades en su firma de tránsito revelaron un nuevo descubrimiento sobre la propia estrella; en particular, una mancha que ocupa un enorme 7% de su superficie y que ha perdurado al menos siete años.
Hasta la fecha, se han confirmado casi 6000 exoplanetas (planetas más allá de nuestro sistema solar). Si bien muchos métodos han contribuido a recopilar este hallazgo, el más exitoso ha sido el método de tránsito. Esta técnica, que ha permitido revelar casi el 75% de los exoplanetas conocidos, mide la diminuta disminución transitoria del brillo de una estrella cuando un planeta en órbita pasa por la línea de visión entre la estrella y un telescopio de observación.
La mayoría de las señales de tránsito en la curva de luz de una estrella son similares, y consisten en una caída de un solo paso. Sin embargo, el planeta descrito en el nuevo estudio es inusual. Conocido como TOI-3884 b, es un mundo similar a Neptuno con una masa 33 veces mayor que la de la Tierra. Al transitar su estrella —la diminuta estrella enana M TOI-3884—, el planeta crea una caída de dos protuberancias en la curva de luz de la estrella.
Registrados por primera vez por el Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA, estos tránsitos asimétricos despertaron la curiosidad de los astrónomos. En un estudio de 2022 dedujeron que los extraños tránsitos significaban que la superficie de la estrella no tenía un brillo uniforme, y que la zona más tenue posiblemente fuera una mancha estelar. Las manchas estelares, al igual que las manchas solares, pero en estrellas distintas del Sol, son conjuntos de líneas de campo magnético enmarañadas, más tenues que la fotosfera circundante.
Para determinar las características de esta mancha estelar, los autores del nuevo estudio —astrofísicos de la Universidad de Harvard y el MIT— se basaron en las observaciones del TESS y en un modelo computacional de TOI-3884 (incluida la mancha estelar) y su planeta. Su análisis reveló que la mancha, con un radio de 122.000 kilómetros, ocupa aproximadamente el 7% de la superficie de la estrella, según declaró a Live Science por correo electrónico Patrick Tamburo, investigador postdoctoral de la Universidad de Harvard y primer autor del estudio. En cambio, las manchas solares más grandes registradas, con un diámetro de 160.000 km, cubren tan solo el 0,3% del Sol terrestre.
La mancha estelar de TOI-3884 también difiere de las manchas solares en su duración. “En el Sol, las manchas más longevas duran unos pocos meses”, afirmó Tamburo. Sin embargo, utilizando datos observacionales recopilados por la Instalación Transitoria Zwicky en California en años anteriores, los investigadores demostraron que la mancha de TOI-3884 lleva presente al menos siete años. Tamburo señaló que esto no es sorprendente, ya que se sabe que las manchas polares en estrellas de rotación rápida duran décadas.
Pero ¿cómo podría una mancha estelar causar un patrón tan peculiar? El estudio de 2022 propuso dos posibilidades. Una es que el día de TOI-3884 —el tiempo que la estrella tarda en girar sobre su eje— sea igual (o un múltiplo) del tiempo que TOI-3884 b tarda en orbitar la estrella. La segunda posibilidad es que el planeta orbite sobre uno de los polos de la estrella, que alberga una gran mancha estelar de larga duración ligeramente descentrada.
Estas manchas “se han observado en muchos tipos diferentes de estrellas”, incluidas las enanas M como TOI-3884, afirmó Tamburo. Este último escenario también sugería que la órbita del planeta estaba muy inclinada, quizás incluso perpendicular, con respecto al ecuador de la estrella. (En contraste, todos los planetas del sistema solar tienen órbitas inclinadas menos de 10 grados).
Para investigar el primer escenario, los investigadores estimaron el período de rotación de TOI-3884. Mediante observaciones de TOI-3884 realizadas desde el Observatorio Tierras, con sede en Arizona, en 2024 y 2025, descubrieron que el planeta rotaba una vez cada 11 días.
Los datos también mostraron que TOI-3884 b transitaba cada 4,5 días, lo que sugiere que este era el período orbital del planeta. Esto significaba que la relación entre el período orbital del planeta y el período de rotación de la estrella no era un número entero, lo que descartaba la primera hipótesis.
Para probar la segunda hipótesis, los investigadores se basaron en su modelo computacional, buscando valores para diversos parámetros que explicaran mejor las observaciones. La explicación más adecuada, según encontraron, es que TOI-3884 b orbita a lo largo de una trayectoria casi perpendicular alrededor de su estrella, cuya mancha se encuentra a una latitud de 80 grados. El modelo también implicaba que la mancha estelar probablemente giraba alrededor del polo de la estrella, haciéndola parcial o totalmente visible para los observadores terrestres, lo que explicaría las ligeras variaciones en los tránsitos de TOI 3884-b.
En cuanto a la trayectoria perpendicular de TOI-3884 b, Tamburo dijo que otro planeta o una estrella lo empujó fuera de su órbita original, o que el disco de material del que nació TOI-3884 b estaba inclinado con respecto a la estrella.
El estudio, que aún no ha sido revisado por pares, está disponible como preimpresión en el servidor arXiv.
Fuente: Live Science.