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Descubren un insólito sistema de seis exoplanetas que orbitan rítmicamente

Recreación artística del sistema planetario TOI-178.
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Recreación artística del sistema planetario TOI-178. (Foto: ESO)
lunes 25 de enero de 2021, 16:45h

Una colaboración internacional, en la que participan investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha descubierto un sistema planetario único formado por seis exoplanetas, cinco de los cuales mantienen una inusual danza rítmica mientras orbitan alrededor de su estrella central. Sin embargo, los tamaños y masas de los planetas no siguen un patrón tan ordenado. El hallazgo, que se publica hoy en la revista Astronomy & Astrophysics, desafía las teorías actuales sobre la formación planetaria.

La primera vez que el equipo observó TOI-178, una estrella situada a unos 200 años luz en la constelación Sculptor, pensó que había visto dos planetas que giraban alrededor de ella en la misma órbita. Sin embargo, un examen más detallado reveló algo totalmente diferente. "Gracias a nuevas observaciones, nos dimos cuenta de que no había dos planetas orbitando alrededor de la estrella a la misma distancia, sino varios planetas con una configuración muy especial", explica Adrien Leleu, investigador de la Universidad de Ginebra y de la Universidad de Berna (Suiza), que ha dirigido este estudio.

Ubicación del sistema planetario TOI-178 en la constelación Sculptor | ESOLa nueva investigación ha revelado que el sistema cuenta con seis exoplanetas y que todos, excepto el más cercano a la estrella, están encerrados en una danza rítmica mientras se mueven a lo largo de sus órbitas. En otras palabras, están en resonancia. Esto significa que hay patrones que se repiten a medida que los planetas giran alrededor de la estrella, con algunos planetas alineándose cada cierto número de órbitas.

Una resonancia similar se observa en las órbitas de tres de las lunas de Júpiter: Io, Europa y Ganímedes. Io, la más cercana de las tres a Júpiter, completa cuatro órbitas completas alrededor del planeta por cada órbita que realiza Ganímedes, la más lejana, y dos órbitas completas por cada órbita que realiza Europa (un patrón 4:2:1). En el sistema TOI-178, el movimiento resonante es mucho más complejo, ya que implica a cinco planetas, siguiendo un patrón 18:9:6:4:3, uno de los más largos descubiertos hasta ahora en un sistema planetario. Mientras que el segundo planeta más cercano a la estrella completa 18 órbitas, el tercer planeta completa nueve órbitas, y así sucesivamente.

Inicialmente, los científicos sólo encontraron cuatro de los planetas en resonancia, pero calcularon, siguiendo el patrón, que debía haber otro planeta en el sistema (el quinto de la estrella). “Predijimos su trayectoria con mucha precisión suponiendo que estaba en resonancia con los otros planetas y, cuando volvimos a observar el sistema, confirmamos que el planeta existía efectivamente", explica Enric Pallé, investigador del IAC que ha participado en el estudio.

Con ritmo, pero desordenado

Sin embargo, aunque los planetas del sistema TOI-178 orbitan alrededor de su estrella de forma muy organizada, sus densidades no siguen ningún patrón concreto. Si bien en nuestro sistema solar los planetas están ordenados, con los planetas rocosos y densos más cerca de la estrella central y los planetas gaseosos y de baja densidad más alejados, en TOI-178 uno de los exoplanetas, muy denso y de tipo terrestre, se encuentra justo al lado de un planeta de tamaño similar, pero con muy poca densidad, como un mini-Júpiter, junto con otro muy parecido a Neptuno.

Los acontecimientos catastróficos, como grandes impactos, podrían explicar normalmente las variaciones en las densidades de los planetas. Sin embargo, esto no parece haber ocurrido en el sistema TOI-178. "Las órbitas de este sistema están muy bien ordenadas —explica Roi Alonso, investigador del IAC y coautor del estudio—, lo que nos indica que este sistema ha evolucionado con bastante suavidad desde su nacimiento”.

Este contraste entre la armonía rítmica del movimiento orbital y las densidades desordenadas de los planetas desafía las teorías actuales de formación y evolución planetaria. Aunque ninguno de los seis exoplanetas encontrados se encuentra en la zona habitable de la estrella, los investigadores sugieren que, continuando la cadena de resonancia, podrían encontrar otros planetas que podrían existir en esta zona o muy cerca de ella.

“En este trabajo, hemos combinado la tecnología más avanzada en instrumentación del satélite CHEOPS (ESA) y el espectrógrafo ESPRESSO (ESO), a los que el IAC ha contribuido, y que permitirán en el futuro próximo investigar la existencia de planetas adicionales en este sistema”, concluye Jonay I. González Hernández, investigador del IAC y coautor de este estudio. El equipo también utilizó datos de las redes de telescopios robóticos SPECULOOS (de la que forma parte el telescopio ARTEMIS del Observatorio del Teide) y NGTS que están ubicadas en el Observatorio Paranal (Chile) de ESO.

"Más información en la web del IAC"

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