Editorial NexoScience
¿Cómo se pesa un planeta que no tiene estrella, ni órbita, ni luz propia? Durante años, la respuesta honesta era que no se podía. Los astrónomos saben desde hace una década que mundos sin estrella recorren la Vía Láctea, porque de vez en cuando uno de ellos pasa por delante de una estrella lejana y curva su luz durante unas horas. Pero el truco que revela a estos vagabundos nunca ha dicho cuánto pesan. Para uno de ellos, eso acaba de cambiar, y resulta que pesa un poco menos que Saturno.
Es el primer planeta interestelar cuya masa se ha medido de forma directa, no inferida. Un equipo liderado por Subo Dong, astrónomo de la Universidad de Pekín, publicó el resultado el 1 de enero en la revista Science. El objeto, catalogado como KMT-2024-BLG-0792 por un sondeo y como OGLE-2024-BLG-0516 por otro, resultó tener 0,219 masas de Júpiter, justo por debajo de las 0,30 de Saturno. Hasta ahora, la masa de cada candidato solo podía estimarse para el conjunto de la población, nunca para un objeto individual.
El problema nunca fue encontrar estos planetas, sino poder pesarlos. La técnica se llama microlente gravitacional, el breve aumento de brillo de una estrella de fondo cuando una masa invisible cruza la línea de visión. Los sondeos terrestres detectaron este evento primero, el 3 de mayo de 2024: KMTNet, que opera telescopios en Chile, Sudáfrica y Australia, y OGLE, en Chile. El aumento de brillo duró menos de un día, y en microlente la duración escala con la raíz cuadrada de la masa del objeto que actúa de lente, así que un evento corto apunta a un objeto pequeño. Lo que ese dato no da es la masa por sí sola: una lente ligera y cercana produce casi la misma señal que una más pesada y lejana, un enredo que los astrónomos llaman la degeneración masa-distancia.
Una sonda situada más allá de la sombra nocturna de la Tierra aportó el segundo ojo que rompió el empate. Levanta un dedo, cierra un ojo y luego el otro: el dedo salta contra el fondo. El paralaje de microlente funciona igual. Dos observadores separados por una distancia suficiente ven el mismo pico de brillo en momentos ligeramente distintos, y el tamaño de ese desfase contiene la masa y la distancia de la lente. La sonda europea Gaia, que orbita el punto L2 a algo más de un millón de kilómetros de la Tierra, cruzó por casualidad ese mismo trozo de cielo y captó el evento seis veces en dieciseis horas. Su curva de luz alcanzó el pico unas 1,9 horas más tarde que la vista desde tierra. Ese desfase de menos de dos horas es toda la medición.
El planeta apareció justo en el tramo del cielo estadístico que se suponía casi vacío. Los eventos de microlente pueden ordenarse según el tamaño aparente del anillo de Einstein, el halo que forma la luz de la estrella de fondo cuando se alinea detrás de la lente. Ordenados así, los objetos conocidos se agrupan en dos bloques con un hueco muy visible entre ambos, apodado el desierto de Einstein. Los nueve planetas interestelares encontrados antes de este quedaban por debajo del desierto; las enanas marrones y las estrellas, por encima. Este cayó dentro del hueco, justo la razón por la que merecía la pena medir su masa.
Su peso apunta a un planeta expulsado, no a una estrella que nunca llegó a encenderse. Hay dos formas de acabar con un objeto del tamaño de un planeta flotando sin estrella. Puede colapsar directamente a partir de una nube de gas, igual que las estrellas y las enanas marrones, o puede formarse dentro del disco protoplanetario de una estrella joven y ser expulsado después por los empujones gravitacionales de sus vecinos. Lo más ligero que el colapso de una nube de gas puede producir es más pesado que Júpiter, y los sondeos profundos de regiones de formación estelar sitúan ese límite varias veces más arriba todavía. Un objeto con la masa de Saturno queda cómodamente por debajo de ese suelo. El equipo concluye que nació como un planeta y fue expulsado, lo que implicaría que procesos dinámicos violentos moldean el censo de objetos con masa planetaria tanto dentro de los sistemas planetarios como fuera de ellos.
Los propios autores son cautelosos sobre lo que un solo evento puede y no puede zanjar. El margen de error de la masa es asimétrico, y el valor real podría ser hasta una quinta parte menor o un tercio mayor, aunque en cualquier caso se queda muy por debajo de Júpiter. Además, un evento de microlente se observa una sola vez y nunca se repite, así que los datos no permiten distinguir un objeto realmente sin ligar de otro que orbite a una estrella anfitriona a una distancia tan amplia que esta no deje rastro en la curva de luz. Los investigadores lo describen como gravitacionalmente libre o en una órbita muy amplia, y no van más allá. La parte más débil de la historia es el origen: nadie vio expulsarse a este planeta. La conclusión se apoya en comparar este evento con las estadísticas de los demás y con simulaciones de población, que predicen alrededor de dos eventos en el desierto de Einstein entre los diez ya conocidos. Encontrar uno encaja con esa previsión, pero no la confirma.
La próxima medición de este tipo necesitará más suerte, o una sonda que se pueda apuntar a voluntad. Gaia realizaba un sondeo fijo que no se podía redirigir, y normalmente vuelve a observar el mismo punto del cielo una vez al mes, demasiado lento para captar un evento que aparece y desaparece en menos de un día. Este caso funcionó solo porque la estrella se encontraba casi perpendicular a la dirección de precesión del eje de giro de Gaia, una geometría poco habitual que hizo que el campo volviera a quedar a la vista una y otra vez. En el extremo más ligero, en el terreno de los planetas rocosos, las limitaciones observacionales siguen siendo débiles, escriben los investigadores. Los vagabundos más pequeños siguen ahí fuera, todavía sin pesar.
El estudio, «A free-floating-planet microlensing event caused by a Saturn-mass object», firmado por Subo Dong, Zexuan Wu, Yoon-Hyun Ryu, Andrzej Udalski, Przemek Mróz y colegas, se publió en la revista Science (DOI: 10.1126/science.adv9266).
