Un sistema de seis exoplanetas con movimiento rítmico desafía las teorías de formación de los planetas

Usando una combinación de telescopios, incluido el Very Large Telescope del European Southern Observatory (ESO), los astrónomos han revelado un sistema que consta muy curioso que consta de seis exoplanetas, cinco de los cuales están bloqueados en un ritmo muy poco común alrededor de su estrella central llamada TOI-178, una estrella a 200 años luz que podemos encontrar en la constelación del Escultor.

El sistema cuenta con seis exoplanetas y todos menos el más cercano a la estrella están encerrados en una danza rítmica mientras se mueven en sus órbitas, es decir están en resonancia. Esto significa que hay patrones que se repiten a medida que los planetas giran alrededor de la estrella, y algunos planetas se alinean cada pocas órbitas. Se observa una resonancia similar en las órbitas de tres de las lunas de Júpiter: Io, Europa y Ganímedes. Io, el más cercano de los tres a Júpiter, completa cuatro órbitas completas alrededor de Júpiter por cada órbita que hace Ganímedes, la más lejana, y dos órbitas completas por cada órbita que hace Europa.

Esta animación muestra una representación de las órbitas y movimientos de los planetas en el sistema TOI-178. En la animación el movimiento rítmico de los planetas alrededor de la estrella central se representa a través de una armonía musical, creada al atribuir una nota a cada uno de los planetas en la cadena de resonancia. Esta nota se reproduce cuando un planeta completa una órbita completa o media órbita cuando los planetas se alinean en estos puntos de sus órbitas, suenan en resonancia. Créditos: ESO / L. Calçada

Los cinco exoplanetas externos del sistema TOI-178 siguen una cadena de resonancia mucho más compleja , una de las más largas descubiertas hasta ahora en un sistema planetario. Mientras que las tres lunas de Júpiter están en una resonancia de 4: 2: 1, los cinco planetas exteriores en el sistema TOI-178 siguen una cadena de 18: 9: 6: 4: 3: mientras que el segundo planeta de la estrella (el primero en el cadena de resonancia) completa 18 órbitas, el tercer planeta de la estrella (segundo en la cadena) completa 9 órbitas, y así sucesivamente. De hecho, los científicos inicialmente solo encontraron cinco planetas en el sistema, pero siguiendo este ritmo resonante calcularon en qué parte de su órbita estaría un planeta adicional cuando tuvieran una ventana para observar el sistema.

Más que una simple curiosidad orbital, esta danza de planetas resonantes proporciona pistas sobre el pasado del sistema, como por ejemplo fijándose en que las órbitas de este sistema están muy bien ordenadas, nos dice que este sistema ha evolucionado con bastante suavidad desde su nacimiento. Si el sistema hubiera sido perturbado significativamente antes en su vida, por ejemplo por un impacto gigante, esta frágil configuración de órbitas no habría sobrevivido.

Para investigar la arquitectura inusual del sistema, el equipo utilizó datos del satélite CHEOPS de la Agencia Espacial Europea, junto con el instrumento terrestre ESPRESSO en el VLT de ESO y el NGTS y SPECULOOS., ambos ubicados en el Observatorio Paranal de ESO en Chile. Dado que los exoplanetas son extremadamente difíciles de detectar directamente con telescopios, los astrónomos deben confiar en otras técnicas para detectarlos. Los principales métodos utilizados son los tránsitos de imágenes, es decir, la observación de la luz emitida por la estrella central, que se atenúa cuando un exoplaneta pasa frente a ella cuando se observa desde la Tierra, y las velocidades radiales, la observación del espectro de luz de la estrella en busca de pequeños signos de oscilaciones que se producen cuando los exoplanetas se mueven en sus órbitas.

El más rápido (el planeta más interno) completa una órbita en solo un par de días, mientras que el más lento tarda unas diez veces más. Los seis planetas tienen tamaños que van desde aproximadamente una hasta aproximadamente tres veces el tamaño de la Tierra, mientras que sus masas son de 1,5 a 30 veces la masa de la Tierra. Algunos de los planetas son rocosos, pero más grandes que la Tierra, estos planetas se conocen como Super Tierras. Otros son planetas gaseosos, como los planetas exteriores de nuestro Sistema Solar, pero son mucho más pequeños: se les llama Mini Neptunos. Aunque ninguno de los seis exoplanetas encontrados se encuentra en la zona habitable de la estrella, los investigadores sugieren que, al continuar la cadena de resonancia, podrían encontrar planetas adicionales que podrían existir en esta zona o muy cerca de ella.