Recreación del sistema de seis exoplanetas que orbitan alrededor de una estrella - IAC.
Un equipo científico internacional, en el que participa el Instituto Astrofísico de Canarias (IAC) a través de una colaboración entre el consorcio del satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA y CHEOPS (CHaracterising ExOPlanets Satellite) de la Agencia Espacial Europea (ESA) ha descubierto un sistema formado por seis planetas que orbitan alrededor de la estrella HD110067 siguiendo un ritmo preciso.
Esta se encuentra a unos 100 años luz de distancia, en la constelación septentrional de Coma Berenices, y es más pequeña y fría que el Sol.
Los planetas que alberga HD110067 pertenecen al grupo de los denominados subneptunos, es decir, planetas más pequeños que Neptuno y aún tratándose de una extraña familia, la característica más distintiva de este sistema es su peculiar cadena de resonancias, informa el IAC en un comunicado.
Este fenómeno se produce cuando los planetas giran alrededor de su estrella anfitriona en perfecta armonía, siguiendo un vals orbital que se repite con precisión.
En este caso, el planeta más cercano a la estrella realiza tres órbitas por cada dos del siguiente planeta (lo que se denomina resonancia 3:2), un patrón que se repite entre los cuatro planetas más cercanos.
En cambio, entre los planetas más exteriores, se repite un patrón de cuatro órbitas por cada tres del planeta siguiente (una resonancia 4:3).
Esta cadena resonante da lugar a que cuando el planeta más cercano completa seis órbitas, el más externo da exactamente una en el mismo tiempo.
El descubrimiento de este sistema planetario es casi una novela policíaca, resaltan desde el IAC.
Las primeras sospechas de la presencia de exoplanetas surgieron tras las observaciones del satélite TESS de la NASA, que rastrea la aparente disminución de brillo o tránsitos que los planetas producen al pasar por delante de sus estrellas.
Los equipos científicos identificaron dos planetas interiores, con periodos orbitales de 9 días para el más cercano y de 14 días para el siguiente.
Posteriormente, datos del satélite CHEOPS identificaron un tercer planeta con un periodo orbital de unos 20 días, quedando patente que las órbitas de los tres planetas coincidían con una resonancia 3:2.
El equipo consideró entonces la posibilidad de que otros planetas también formaran parte de la cadena de resonancias.
“CHEOPS nos proporcionó una configuración resonante que nos permitió predecir todos los demás períodos, explica Rafael Luque, investigador de la Universidad de Chicago que ha liderado el estudio que se ha publicado recientemente en la revista ‘Nature’.
El estudio combinado de los datos observacionales existentes con modelos matemáticos de interacciones gravitatorias predijo la existencia de tres planetas exteriores con periodos orbitales de 31, 41 y 55 días y observaciones posteriores con CHEOPS y el reanálisis de los datos de TESS confirmaron que estos planetas se encontraban precisamente donde la cadena de resonancia predecía.
Los sistemas tienden a formarse en resonancia en las etapas iniciales de su formación, pero pueden perturbarse fácilmente.
Choques entre planetas, fusiones o rupturas, la presencia de planetas gigantes como Júpiter e incluso el paso cercano de otra estrella, pueden alterar el equilibrio orbital, y en consecuencia, la mayoría (99%) de los sistemas multiplanetarios conocidos no están en resonancia, aunque podrían haberlo estado alguna vez.
“Entre los más de 5.000 exoplanetas descubiertos orbitando otras estrellas distintas de nuestro Sol, las resonancias no son raras, como tampoco lo son los sistemas con varios planetas”, señala Enric Pallé, investigador del IAC y coautor del estudio.
En esa línea añade que “lo que es extremadamente raro, sin embargo, es encontrar sistemas en los que las resonancias abarquen una cadena tan larga de seis planetas, lo que demuestra que este sistema no ha sufrido grandes cambios desde su formación hace más de mil millones de años”.
Otro aspecto importante del hallazgo es que HD110067 es el sistema más brillante conocido con cuatro o más planetas.
Dado que todos estos planetas tienen un tamaño inferior a Neptuno y atmósferas probablemente extendidas de hidrógeno y helio, son candidatos ideales para realizar nuevos estudios que permitan determinar la composición química y otras propiedades de sus atmósferas.
“Los planetas del sistema HD110067 parecen tener masas bajas, lo que sugiere que pueden ser ricos en gas o agua. Futuras observaciones de estas atmósferas planetarias, por ejemplo, con el telescopio espacial James Webb (JWST), podrían determinar si los planetas tienen estructuras interiores rocosas o ricas en agua”, destaca Pallé.
Este hallazgo ha contado con una importante participación española que ha destacado, especialmente, en las medidas de la masa de cuatro de estos exoplanetas realizadas con los espectrógrafos CARMENES (Calar Alto high-Resolution search for M dwarfs with Exoearths with Near-infrared and optical Échelle Spectrographs), en el Observatorio de Calar Alto (CAHA), y HARPS-N (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher), en el Observatorio del Roque de los Muchachos (ORM).
En total, cientos de medidas han sido necesarias para desentrañar las señales superpuestas de cada uno de los planetas de este sistema.
En la detección de tránsitos también se han utilizado observaciones del instrumento MuSCAT2 (Multicolour Simultaneous Camera for studying Atmospheres of Transiting exoplanets), instalado en el Telescopio Carlos Sánchez (TCS), en el Observatorio del Teide.
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