Descubren algo nunca antes visto: 6 planetas sincronizados en perfecta armonía
Seis planetas orbitan su estrella central con un ritmo sin igual, un caso raro de un bloqueo gravitacional "sincronizado" que podría ofrecer una visión profunda de la formación y evolución planetaria.
Los planetas con tamaños entre la Tierra y Neptuno, conocidos como sub Neptunos, se encuentran orbitando de cerca a más de la mitad de todas las estrellas similares al Sol. Sin embargo, su composición, formación y evolución siguen siendo un misterio.
El estudio de sistemas multiplanetarios ofrece la oportunidad de investigar cómo es la formación y evolución de los planetas, midiendo al mismo tiempo las condiciones y el entorno iniciales.
Aquellos en resonancia (con sus períodos sincronizados en una proporción de números enteros) son particularmente valiosos porque implican que el sistema prácticamente nunca ha sufrido cambios desde su nacimiento.
En una nueva investigación presentada en la revista Nature se presentaron las observaciones de seis planetas en tránsito alrededor de la estrella HD 110067. Primero, usando a los tres planetas más cercanos para predecir los tres restantes, encontrando que los planetas tienen órbitas resonantes.
Nature research paper: A resonant sextuplet of sub-Neptunes transiting the bright star HD 110067 https://t.co/5mGycuT86c
— nature (@Nature) November 29, 2023
Sistemas resonantes
Si bien los sistemas multiplanetarios son comunes en nuestra galaxia, los astrónomos observan con mucha menos frecuencia aquellos que se encuentran en una formación gravitacional estrecha conocida como "resonancia".
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.
Entre los planetas más externos, un patrón de cuatro órbitas por cada tres del planeta siguiente (una resonancia de 4:3) se repite dos veces. Los planetas probablemente han estado realizando esta misma danza cósmica desde que se formó el sistema hace miles de millones de años.
Esta estabilidad significa que el sistema no ha sufrido impactos y sacudidas que ocurren normalmente cuando se forman: choques y colisiones, fusiones y desintegraciones de planetas compitiendo por un lugar. Y eso, a su vez, podría decir algo importante sobre su formación.
Su estabilidad quedó así desde el principio; Las resonancias 3:2 y 4:3 de los planetas son casi exactamente como eran en el momento de su formación. Se necesitarán mediciones más precisas de las masas y órbitas para afinar aún más la imagen de cómo se formó el sistema.
Un misterio cósmico
El descubrimiento de este sistema es una especie de historia detectivesca. Los primeros indicios de ello provinieron del TESS (el satélite de estudio de exoplanetas en tránsito) de la NASA, que rastrea los pequeños eclipses (los “tránsitos”) que realizan los planetas cuando cruzan las caras de sus estrellas.
La combinación de las mediciones del TESS, realizadas en observaciones separadas con dos años de diferencia, reveló una variedad de tránsitos para la estrella anfitriona, llamada HD 110067. Pero era difícil distinguir cuántos planetas habían o cuales eran sus órbitas.
Finalmente, los astrónomos seleccionaron los dos planetas más internos, con períodos orbitales (su año) de 9 días para el planeta más cercano y 14 días para el siguiente. Un tercer planeta, con duración de unos 20 días, fue identificado con la ayuda de datos de CHEOPS, el satélite caracterizador ExOPlanets de la Agencia Espacial Europea.
Entonces los científicos notaron algo extraordinario. Las órbitas de los tres planetas coincidían con lo que se esperaría si estuvieran encerrados en una resonancia 3:2. Los siguientes pasos tuvieron que ver con las matemáticas y la gravedad.
Trabajando con los datos
El equipo científico, dirigido por Rafael Luque de la Universidad de Chicago, trabajó en una lista bien conocida de resonancias que potencialmente podrían encontrarse en tales sistemas, tratando de relacionarlas con los tránsitos restantes que habían sido detectados por TESS.
La cadena de resonancia que coincidió sugirió un cuarto planeta en el sistema, con una órbita de unos 31 días de duración. Se habían visto dos tránsitos más, pero sus órbitas seguían sin tenerse en cuenta porque eran sólo observaciones únicas.
Los científicos repasaron nuevamente la lista de posibles órbitas, para encontrar dos planetas exteriores adicionales que se ajustaran a la cadena esperada de resonancias. El mejor ajuste que encontraron: un quinto planeta con una órbita de 41 días y un sexto apenas por debajo de 55.
En este punto, el equipo científico casi llegó a un callejón sin salida. La parte de las observaciones TESS que tenía alguna posibilidad de confirmar las órbitas previstas de los dos planetas exteriores se había dejado de lado durante el procesamiento.
Un último recurso
El exceso de luz dispersada por la Tierra y la Luna a través del campo de observación parecía obstaculizar las observaciones. El científico Joseph Twicken, del Instituto SETI y del Centro de Investigación Ames de la NASA, se dio cuenta del problema de la luz dispersa.
Sabía que el científico David Rapetti, también de Ames y de la Asociación Universitaria de Investigación Espacial, estaba trabajando en un nuevo código para recuperar datos de tránsito que se creía perdidos debido a la dispersión de la luz.
Por sugerencia de Twicken, Rapetti aplicó su nuevo código a los datos de TESS. Encontró dos tránsitos para los planetas exteriores, exactamente donde había predicho el equipo científico dirigido por Luque.
Encontrando así, seis planetas sub-neptunos con radios que oscilan entre 1.94 y 2.85 Radios Terrestres. Tres de los planetas tienen masas con densidades bajas que sugieren la presencia de grandes atmósferas dominadas por hidrógeno. Y lo más espectacular, con resonancias nunca antes vistas.