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Aunque formalmente solo hay un grupo planetario
llamado “sistema solar”, la ciencia ha encontrado ya más de
4.100 estrellas con planetas orbitando a su alrededor. Una
colaboración internacional con una importante participación
española ha descubierto un sistema planetario que se suma
a la lista, pero este es único en su especie. Se trata de
la estrella HD110067, que alberga a seis exoplanetas que giran
en torno a ella con una danza sincronizada, en un fenómeno
conocido como resonancia orbital. No es habitual que los sistemas
conserven esta característica, que indica que el sistema no
ha sufrido grandes cambios a lo largo de sus mil millones
de años de historia. Los investigadores lo consideran clave
para comprender y explicar mejor los procesos de formación
planetaria.
A unos 100 años luz de distancia, en la constelación
septentrional de Coma Berenices, se encuentra HD110067, una
estrella un 20% más pequeña y fría que el Sol. Las primeras
sospechas de que esta estrella albergaba un sistema planetario
llegaron en 2020. El cazador de planetas TESS de la NASA,
registró una disminución de brillo (parecido a un eclipse),
lo que indicaba la existencia de al menos dos planetas pasando
por delante de la estrella. Dos años después, TESS volvió
a observar la misma estrella, pero presentaba datos incoherentes
con la primera interpretación. Esa contradicción despertó
el interés del astrofísico español Rafael Luque, del departamento
de astrofísica de la Universidad de Chicago, y de sus colegas.
“Fue entonces cuando decidimos utilizar CHEOPS. Fuimos a buscar
señales entre todos los períodos potenciales que podrían tener
esos planetas”, relata Luque.
Los seis planetas del sistema HD110067 crean
un patrón geométrico debido a su cadena de resonancia.
Con la ayuda del telescopio espacial CHEOPS
de la ESA, identificaron un tercer exoplaneta. Se dieron cuenta
de que habían encontrado la clave para desbloquear todo el
sistema porque ahora estaba claro que esos tres planetas estaban
en resonancia orbital. “CHEOPS nos proporcionó una configuración
que nos permitió predecir todos los demás”, asegura el astrofísico.
Al combinar los datos de ambos telescopios en un trabajo que
denominan como “detectivesco”, y con modelos matemáticos de
interacciones gravitatorias, se predijo la existencia de tres
planetas exteriores.
Despega la nave europea para espiar planetas
más allá del sistema solar.
Observaciones posteriores confirmaron que se
encontraban precisamente donde este ritmo, la cadena de resonancia,
predecía. El planeta más exterior tarda 20.519 días en orbitar,
casi 1,5 veces el período orbital del siguiente planeta, que
tarda 13.673 días. Este a su vez es casi exactamente 1,5 veces
el período orbital del planeta interior, con 9.114 días. Es
decir, cuando el planeta más cercano a la estrella da tres
vueltas completas a su alrededor, el segundo da exactamente
dos durante el mismo tiempo. Esto se llama resonancia 3:2.
Los seis planetas forman una cadena resonante en pares de
3:2, 3:2, 3:2, 4:3 y 4:3, explica la ESA, lo que da como resultado
que el planeta más cercano complete seis órbitas en el tiempo
en que el planeta más externo realiza una. Los autores no
descartan la existencia de más planetas bailando coordinados
en este sistema.
Los exoplanetas que alberga HD110067 pertenecen
al grupo de los denominados subneptunos, es decir, planetas
más pequeños que Neptuno (cuatro veces el diámetro de la Tierra).
A la hora de imaginar cómo son, Ignasi Ribas, astrofísico
del CSIC, que también participó en el estudio y que recopila
años de trabajo buscando exoplanetas, matiza que no son parecidos
a la Tierra: “Son planetas muy calientes que pueden alcanzar
una temperatura de 200 grados”. Tampoco se ha descifrado aún
la zona de habitabilidad del sistema, es decir, cuántos planetas
están en la zona templada que permitiría vida. Futuras observaciones
podrían determinar también si los planetas tienen estructuras
interiores rocosas o ricas en agua.
La Agencia Espacial Europea (ESA) es la puerta
de entrada de Europa al espacio. Su misión es dar forma al
desarrollo de la capacidad espacial de Europa y garantizar
que la inversión en el espacio siga generando beneficios a
los ciudadanos de Europa y del mundo.
El HD110067, además, es el sistema más brillante
conocido con cuatro o más planetas. Unos mundos que tienen
probablemente atmósferas con una alta presencia de hidrógeno
y que son buenos candidatos para realizar nuevos análisis
que permitan determinar la composición química y otras propiedades
de sus atmósferas. Dado que es un sistema especial que invita
a estudiarlo más a fondo, ¿qué se necesita para ello? Un acercamiento
con un equipo adecuado para su observación y un buen candidato
para ello es el telescopio espacial James Webb, el más potente
y que apenas lleva un año en funcionamiento. Rafael Luque,
autor principal del estudio, revela que su grupo de trabajo
tiene como objetivo trabajar en el futuro con este instrumento.
Los sistemas planetarios tienden a formarse
en resonancia, pero se trata de un ritmo que puede perturbarse
fácilmente. “Los choques entre planetas, fusiones o rupturas,
el nacimiento de planetas gigantes como Júpiter o el paso
cercano de otra estrella, pueden alterar el equilibrio orbital”,
explica Ribas. Entre los miles de sistemas multiplanetarios,
el 99% no están en resonancia, pero podrían haberlo estado
alguna vez. El sistema HD110067 forma parte de ese escaso
1%, con un valor especial para la ciencia, pues puede aportar
información a los astrónomos sobre la formación y posterior
evolución del sistema planetario. Tanto Ribas como Luque comparan
el hallazgo con el de un fósil. “Nos muestra la configuración
de un sistema planetario que ha sobrevivido intacto desde
su formación”, señala Luque.
Un sistema planetario (también llamado en ocasiones
sistema solar) está formado por una estrella central o varias
(sistema estelar), y distintos objetos orbitando a su alrededor.
Nuestro sistema planetario es el sistema solar y está formado
por el Sol, los diferentes planetas y una multitud de cuerpos
menores. Se conocen más de 2900 estrellas a cuyo alrededor
orbita por lo menos un planeta.
La astrofísica Eva Villaver aplaude el nuevo
estudio, en el que no ha participado. “Cada sistema que se
descubre con características únicas aporta datos a nuestro
entendimiento de los procesos de formación. La ciencia estudia
estos exoplanetas por si nos dan claves sobre qué es lo que
hace a nuestro sistema solar único y por qué, aunque los planetas
subneptunos son tan frecuentes, nosotros no los tenemos”,
explica la investigadora, que trabaja como directora de la
Oficina Espacio y Sociedad de la Agencia Espacial Española.
Así, al estudiar exoplanetas y sistemas solares distantes,
los astrónomos esperan solucionar los grandes misterios que
todavía rodean al sistema solar y aportar más información
a la incesante pregunta de si hay vida en otra parte de nuestra
galaxia.
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