GJ 523b: la densa «mega-Tierra» que debería haberse convertido en un gigante gaseoso

GJ 523b es un exoplaneta extraordinariamente masivo y compacto que orbita una estrella enana de tipo K medio. Con 23,5 ± 3,3 veces la masa de la Tierra, pero solo 2,55 ± 0,15 veces su radio, alcanza una densidad media de 7,8 ± 1,8 gramos por centímetro cúbico: más que la densidad promedio de nuestro planeta.

Por sus dimensiones y su composición aparentemente dominada por roca y metal, GJ 523b es candidato a formar parte de una clase poco común llamada «mega-Tierras». El término se utiliza para describir mundos mayores y más masivos que las supertierras rocosas habituales, pero que contienen relativamente poco gas. El estudio propone considerar mega-Tierras a los planetas con un radio de al menos 2,1 radios terrestres y una densidad mínima de 5,5 g/cm³.

Un planeta demasiado grande para ser tan denso

GJ 523b orbita la estrella GJ 523 —también catalogada como TIC 22903436 y TOI-7032—, una enana naranja situada a unos 86,8 años luz, o 26,6 pársecs, de la Tierra. Completa una vuelta alrededor de su estrella cada 17,75 días.

Sus principales características son:

• Masa: 23,5 ± 3,3 masas terrestres.
• Radio: 2,55 ± 0,15 radios terrestres.
• Densidad media: 7,8 ± 1,8 g/cm³.
• Edad del sistema: unos 169 millones de años, con una incertidumbre de +100/-48 millones de años.
• Atmósfera: los datos son compatibles con la ausencia de una envoltura primordial gruesa de hidrógeno y helio.
• Órbita: inclinada al menos 71,4 grados respecto al ecuador de su estrella.

La edad del sistema se estimó a partir de la rotación estelar y la girocronología —un método que relaciona la velocidad de giro de una estrella con su edad—, además de la información sobre estrellas compañeras que se desplazan junto a ella.

Ese dato vuelve el hallazgo especialmente desconcertante. Si GJ 523b fuera mucho más antiguo, los astrónomos podrían atribuir parte de su falta de gas a miles de millones de años de pérdida atmosférica. Pero con una edad de aproximadamente 170 millones de años, esa explicación resulta más difícil de sostener como respuesta única.

Cómo se detectó y se midió

La primera señal llegó del satélite TESS, de la NASA, que registró pequeñas disminuciones periódicas en el brillo de GJ 523. Esas caídas se producen cuando el planeta pasa por delante de su estrella, desde la perspectiva de la Tierra, y permiten calcular su radio en relación con el tamaño estelar.

Después, el equipo utilizó mediciones de velocidad radial obtenidas con el instrumento NEID del telescopio WIYN. Al completar su órbita, GJ 523b ejerce una pequeña fuerza gravitatoria sobre la estrella y provoca un movimiento minúsculo en ella. Al medir ese desplazamiento, los investigadores pudieron estimar la masa del planeta.

La combinación de ambos métodos fue decisiva: el tránsito indica el tamaño, mientras que la velocidad radial permite calcular la masa. Solo al comparar las dos magnitudes aparece la densidad excepcional de GJ 523b.

Por qué debería haber acumulado una gruesa capa de gas

En el modelo convencional de acreción del núcleo, los planetas comienzan a formarse en un disco de gas y material sólido que rodea a una estrella joven. El polvo, los guijarros y los planetesimales —cuerpos sólidos de mayor tamaño— se agrupan hasta crear núcleos rocosos.

Cuando uno de esos núcleos alcanza una masa suficientemente grande, su gravedad puede atraer grandes cantidades de hidrógeno y helio del disco. Al superar una masa crítica, la acumulación de gas puede acelerarse y transformar el núcleo en un planeta gigante gaseoso. En términos aproximados, un núcleo de alrededor de 20 masas terrestres suele situarse en ese régimen.

El umbral no es una regla universal e inamovible: depende de la temperatura del disco, de la cantidad de gas disponible, de cuánto tiempo permanezca el disco y de la rapidez con la que lleguen nuevos sólidos al núcleo. Aun así, las 23,5 masas terrestres de GJ 523b lo colocan por encima de la zona en la que se esperaría una envoltura gaseosa considerable.

En lugar de eso, sus mediciones apuntan a una fracción atmosférica muy pequeña. Es decir, parece haber cruzado el umbral de masa sin convertirse en un mundo rico en gas.

¿Cómo pudo conservar una composición rocosa?

Por ahora no existe una explicación confirmada. El estudio presenta GJ 523b como un desafío para los modelos habituales, no como una prueba definitiva de una nueva teoría. Entre las posibilidades que deberán investigarse están las siguientes:

• Formación tardía: varios embriones rocosos pudieron fusionarse después de que la mayor parte del gas del disco hubiera desaparecido. En ese momento habría quedado poco hidrógeno y helio disponible para formar una envoltura.
• Un disco de nacimiento inusual: el sistema pudo originarse en un disco especialmente rico en sólidos, pobre en gas, de vida corta o con zonas localmente empobrecidas en gas.
• Crecimiento mediante distintos mecanismos: la acreción de guijarros y la de planetesimales pudieron combinarse para construir un núcleo enorme sin favorecer demasiado el crecimiento de la atmósfera.
• Colisiones y evolución dinámica: grandes impactos o interacciones con otros planetas pudieron ensamblar o modificar GJ 523b. Cualquier hipótesis de este tipo, sin embargo, también debe explicar su elevada densidad y su aparente escasez de gas.
• Pérdida atmosférica: no se puede descartar por completo que haya perdido parte de su envoltura. Pero su juventud, su gran masa y su periodo orbital de 17,75 días hacen que una pérdida extrema causada únicamente por la irradiación estelar resulte menos convincente que en un planeta situado mucho más cerca de su estrella.

Los datos actuales no permiten determinar si el planeta se formó tarde, nació en un disco atípico, sufrió impactos importantes o siguió una ruta completamente distinta.

Una órbita casi polar añade otro misterio

La órbita de GJ 523b está desalineada al menos 71,4 grados respecto al ecuador de su estrella, por lo que una órbita cercana a la polar es una posibilidad plausible.

En un sistema que se forma y evoluciona tranquilamente dentro de un disco bien alineado, los planetas suelen conservar una orientación similar a la del disco y a la del ecuador de la estrella. La inclinación de GJ 523b sugiere, por tanto, una historia dinámica más compleja.

Entre las explicaciones posibles se encuentran la dispersión entre planetas, las perturbaciones de un compañero inclinado, una migración de alta excentricidad o la formación dentro de un disco inclinado o deformado. Las observaciones todavía no permiten distinguir entre estos escenarios.

La órbita no demuestra que haya ocurrido un acontecimiento violento. Pero sí suma otra anomalía a un planeta que ya resulta difícil de explicar por su combinación de masa, densidad y aparente composición atmosférica.

Por qué importa este descubrimiento

GJ 523b se encuentra en un intervalo de radios que suele asociarse con los subneptunos, pero su densidad es más propia de un interior rocoso. Esto lo convierte en un banco de pruebas para los modelos de crecimiento de núcleos, acumulación de gas, evolución de los discos protoplanetarios, escape atmosférico y dinámica orbital.

También podría ayudar a precisar qué significa, desde el punto de vista observacional, «mega-Tierra». Por ahora, la categoría es más una descripción útil que una clasificación consolidada con una población bien establecida.

Sin embargo, un solo planeta no basta para demostrar una tendencia ni para identificar un mecanismo de formación único. GJ 523b podría ser el resultado de una ruta muy poco frecuente, de un disco protoplanetario excepcional o de una historia dinámica inusual.

Una muestra de entre 20 y 30 mega-Tierras bien caracterizadas permitiría buscar patrones relacionados con la edad y la masa de las estrellas, su metalicidad, la distancia orbital, la presencia de compañeros planetarios y la alineación de las órbitas. Esas correlaciones ayudarían a distinguir entre una formación tardía sin gas, un crecimiento atípico dentro del disco y una evolución marcada por colisiones o interacciones gravitatorias.

Estado de la publicación

Los resultados están disponibles actualmente como un preprint —un manuscrito científico aún no revisado formalmente por otros especialistas— publicado en arXiv y enviado por primera vez el 25 de marzo de 2026. El trabajo figura como enviado a The Astronomical Journal, por lo que todavía no debe describirse como revisado por pares ni como publicado oficialmente en una revista.

La revisión y las observaciones futuras podrían ajustar las propiedades medidas del planeta, la interpretación de su atmósfera o las hipótesis sobre su origen. Por ahora, GJ 523b es un caso excepcional que plantea una pregunta muy concreta: ¿hasta qué tamaño puede crecer un planeta rocoso antes de que los modelos convencionales predigan que debería convertirse en un mundo rico en gas?