Hasta la fecha, los astrónomos han confirmado la existencia de 4152 planetas extrasolares en 3077 sistemas estelares. Si bien la mayoría de estos descubrimientos involucraron un solo planeta, se descubrió que varios cientos de sistemas estelares eran multiplanetarios. Los sistemas que contienen seis planetas o más, sin embargo, parecen ser más raros, con solo una docena de casos descubiertos hasta ahora.
Esto es lo que encontraron los astrónomos después de observar HD 158259, una estrella similar al Sol ubicada a unos 88 años luz de la Tierra, durante los últimos siete años utilizando el espectrógrafo SOPHIE. Combinado con nuevos datos de la Satélite espacial de exoplanetas en tránsito (TESS), un equipo internacional informó del descubrimiento de un sistema de seis planetas donde todos estaban en un ritmo casi perfecto entre sí.
El equipo internacional responsable de este descubrimiento estuvo dirigido por el Dr. Nathan Hara, investigador postdoctoral de la Universidad de Ginebra (UNIGE), miembro de la Swiss instituto planetasy miembro de la Agencia Espacial Europea (ESA) caracterización del satélite ExOPlanets (CHEOPS) misión. El estudio que describe sus hallazgos apareció recientemente en la revista Astronomía y Astrofísica.
Usando SOPHIE, los astrónomos han estado realizando mediciones de velocidad de muchas estrellas en el hemisferio norte para determinar si tienen exoplanetas en órbita alrededor de ellas. Este método, conocido como Método de la Velocidad Radial (o Espectroscopía Doppler), consiste en medir los espectros de una estrella para ver si se está moviendo en su lugar, lo que es una indicación de que la fuerza gravitacional de uno o más planetas está actuando sobre ella.
Curiosamente, fue el predecesor de SOPHIE (el espectrógrafo ELODIE) que condujo a uno de los primeros descubrimientos de exoplanetas en 1995: el «Júpiter caliente» 51 Peg b (Dimidium). Después de examinar HD 158259 durante siete años, SOPHIE logró obtener mediciones de velocidad radial de alta precisión que revelaron la presencia de un sistema de seis planetas.
Este sistema consta de un gran planeta rocoso más interno (una «súper Tierra») y cinco pequeños gigantes gaseosos («mini-Neptunos») que tienen un espacio excepcionalmente regular entre ellos. Como François Bouchy, profesor de astronomía y ciencia en UNIGE y coordinador del programa de observación, explicó en un UNIGE presione soltar:
“El descubrimiento de este sistema excepcional ha sido posible gracias a la adquisición de un gran número de mediciones, así como a una mejora espectacular del instrumento y de nuestras técnicas de procesamiento de señales”.
Estos planetas van desde 2 (la “súper-Tierra” más interna) hasta 6 veces (los “mini-Neptunos”) tan masivos como la Tierra. El sistema también es muy compacto, con los seis planetas orbitando cerca de la estrella y el más externo está a solo 0,38 veces la distancia entre Mercurio y el Sol. Esto coloca a los planetas muy dentro de la zona habitable de la estrella (HZ), lo que significa que es probable que ninguno tenga agua en las superficies o atmósferas lo suficientemente densas como para albergar vida.
Mientras tanto, TESS monitoreó HD 158259 en busca de signos de tránsitos (también conocido como el Método de tránsito) y observó una disminución en el brillo de la estrella a medida que el planeta más interno pasaba frente a la estrella. Según Isabelle Boisse, investigadora del Laboratorio de Astrofísica de Marsella y coautora del estudio, las lecturas de TESS (combinadas con los datos de velocidad radial) les permitieron restringir las propiedades de este planeta (HD 158259b) más.
“Las mediciones de TESS respaldan fuertemente la detección del planeta y permiten estimar su radio, lo que brinda información muy valiosa sobre la estructura interna del planeta”, dijo. Pero como se señaló anteriormente, la característica más impresionante de este sistema es su regularidad. Básicamente, los planetas del sistema tienen una resonancia orbital casi exacta de 3:2.
Esto significa que por cada tres órbitas que hace el planeta más interior, el segundo completará unas dos. En el tiempo que tarda el segundo planeta en completar tres órbitas, el tercero completará unas dos. Esta proporción se aplica a los seis planetas del sistema y fue una gran sorpresa para Hara y sus colegas.
Al describir las órbitas de los planetas, Hara comparado a una orquesta tocando música, aunque el arreglo no es del todo perfecto:
“Esto es comparable a varios músicos que tocan ritmos distintos, pero que tocan al mismo tiempo al comienzo de cada compás. Aquí, «sobre» es importante. Además de la ubicuidad de la relación de período 3:2, esto constituye la originalidad del sistema”.
Las resonancias, incluso las imperfectas, son de interés para los astrónomos debido a que brindan pistas sobre la formación y evolución de un sistema estelar. En los círculos astronómicos, todavía existe un debate considerable sobre cómo los sistemas estelares se unen y cambian con el tiempo. Un punto particularmente polémico es si los planetas se forman cerca de su posición final en el sistema o si cambian sus órbitas después de formarse.
Este último escenario (conocido como migración planetaria) ha estado ganando terreno en los últimos años gracias al descubrimiento de exoplanetas como «Júpiter caliente», lo que lleva a muchos astrónomos a preguntarse si se producen «sacudidas» planetarias. Esta teoría parecería explicar la formación de los seis planetas en el sistema HD 158259. Dicho Stephane Udry, profesor de astronomía y ciencia en UNIGE:
“Se conocen varios sistemas compactos con varios planetas en, o cerca de resonancias, como TRAPPIST-1 o Kepler-80. Se cree que tales sistemas se forman lejos de la estrella antes de migrar hacia ella. En este escenario, las resonancias juegan un papel crucial”.
El hecho de que los planetas de HD 158259 estén cerca de una resonancia 3:2, pero no exactamente dentro de uno, sugiere que estuvieron atrapados en uno en el pasado. Sin embargo, posteriormente habrían sufrido una migración sincrónica y se habrían alejado de la resonancia. Según Hara, eso no es todo lo que este sistema puede decirnos.
“Además, la salida actual de las relaciones de período de 3:2 contiene una gran cantidad de información”, dijo. “Con estos valores por un lado, y los modelos de efectos de marea por el otro, podríamos restringir la estructura interna de los planetas en un estudio futuro. En resumen, el estado actual del sistema nos da una ventana sobre su formación”.
Cuanto más aprendamos sobre este sistema de múltiples planetas y otros similares, más podremos aprender sobre cómo surgieron los sistemas estelares como el nuestro. La resolución de estas y otras preguntas sobre la formación y evolución de los sistemas planetarios nos acercará un paso más a saber cómo puede surgir la vida (¡y quizás dónde buscarla!)
Otras lecturas: Universidad de Ginebra, Astronomía y Astrofísica
