Una planeta criado por cuatro madres

Ilustración artística del sistema 30 Ari, formado por cuatro estrellas y un planeta. Crédito: Karen Teramura, UH IfA.

Un equipo de astrónomos ha descubierto el segundo caso de un planeta perteneciente a un sistema estelar cuádruple. El hallazgo ayuda a los investigadores a comprender cómo pueden los sistemas múltiples influenciar el desarrollo y destino de los planetas.

Crecer como un planeta con más de una estrella madre tiene sus desafíos. Aunque los planetas del Sistema Solar orbitan una sola estrella –el Sol–, hay exoplanetas que se crían en familias con dos o más estrellas. Los investigadores que están interesados en conocer más acerca de las complejas influencias que ejercen múltiples estrellas sobre los planetas tienen dos nuevos casos de estudio: un planeta que tiene madres, y otro con cuatro.

Los descubrimientos fueron realizados usando instrumentos instalados en los telescopios del Observatorio Palomar en San Diego: los sistemas de ópticas adaptativa Robo-AO y PALM-3000.

Esta es la segunda vez que un planeta ha sido identificado en un sistema estelar cuádruple. Aunque el planeta era conocido desde antes, se pensaba que solo tenía tres estrellas, no cuatro. El primer planeta en un sistema de cuatro estrellas, KIC 4862625, fue descubierto en 2013 por científicos ciudadanos utilizando datos públicos de la misión Kepler de NASA.

El último descubrimiento sugiere que los planetas en los sistemas estelares cuádruples pueden ser menos raros de lo que se pensó una vez. De hecho, estudios recientes han demostrado que este tipo de sistema estelar, que usualmente consiste de dos pares de estrellas gemelas que se orbitan lentamente uno al otro a grandes distancias, es más común de lo que se creía anteriormente.

“Alrededor del cuatro por ciento de las estrellas de tipo solar están en sistemas cuádruples, lo que se basa en estimaciones previas, dado que las técnicas observacionales mejoran continuamente”, dijo el coautor del estudio Andrei Tokovinin del Observatorio Interamericano de Cerro Tololo en Chile.

El sistema planetario de cuatro estrellas recientemente descubierto, llamado 30 Ari, se encuentra a 136 años-luz de distancia en la constelación de Aries. El planeta gaseoso del sistema es enorme, con 10 veces la masa de Júpiter, y orbita su estrella primaria cada 335 días. La estrella primaria tiene una estrella compañera relativamente cercana, que no es orbitada por el planeta. Este par, en cambio, está fijado en una órbita de gran distancia con otro par de estrellas a unas 1.670 UA (una unidad astronómica o UA, es la distancia media entre la Tierra y el Sol) de distancia. Los astrónomos piensan que es muy poco probable que este planeta, o cualquier luna que lo orbite, pueda sustentar vida.

Si fuera posible ver el cielo desde este mundo, las cuatro estrellas madres se verían como un sol pequeño, y dos estrellas muy brillantes que serían visibles de día y una de las cuales es en realidad un sistema binario.

En los últimos años, se ha encontrado docenas de planetas con dos o tres estrellas, lo que no es demasiado sorprendente si consideramos que las estrellas binarias son más comunes que las estrellas individuales en nuestra galaxia.

“Los sistemas estelares existen en infinidad de formas. Puede haber estrellas individuales, estrellas binarias, estrellas triples, incluso sistemas estelares quíntuples”, dijo Lewis Roberts del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de NASA, autor principal del estudio. “Es asombrosa la forma en que la naturaleza pone juntas estas cosas”.

Roberts y sus colegas buscan comprender los efectos que las estrellas madres múltiples pueden tener sobre sus planetas jóvenes en desarrollo. La evidencia sugiere que las compañeras estelares pueden influir en el destino de los planetas al cambiar sus órbitas e incluso desencadenando un crecimiento más masivo. Por ejemplo, los “Júpiter calientes” –exoplanetas con la masa de Júpiter que se encuentran muy cerca de sus estrellas y completan sus órbitas en pocos días– pueden ser empujados suavemente más cerca de su estrella madre primaria por la gravedad de la compañera estelar.

Diagrama que ilustra los sistemas estelares 30 Ari A y B. Crédito: NASA/JPL-Caltech.

En el nuevo estudio, los investigadores describen cómo usaron el sistema automatizado Robo-AO en el Observatorio Palomar para escanear el cielo nocturno, analizando cientos de estrellas cada noche en busca de compañeras estelares. Descubrieron que dos candidatas albergan exoplanetas: el sistema de cuatro estrellas 30 Ari, y un sistema planetario de tres estrellas llamado HD 2638. Los hallazgos fueron confirmados utilizando el instrumento PALM-3000 de mayor resolución, también en el Observatorio Palomar.

El nuevo planeta con un trío de estrellas es un “Júpiter caliente” que orbita su estrella primaria muy de cerca, completando una vuelta cada tres días. Los científicos ya sabían que esta estrella primaria estaba fijada en un tango gravitacional con otra estrella, a unos 0,7 años-luz de distancia, o 44.000 UA. Eso es relativamente lejos para un par de compañeras estelares. El último descubrimiento es de una tercera estrella en el sistema, la que orbita a la estrella primaria desde una distancia de 28 UA; lo bastante cerca para haber influenciado el desarrollo y órbita final del Júpiter caliente.

“Este resultado refuerza la conexión entre los sistemas estelares múltiples y los planetas masivos”, dijo Roberts.

En el caso de Ari 30, el descubrimiento llevó la cantidad de estrellas conocidas en el sistema de tres a cuatro. La cuarta estrella se encuentra a una distancia de 23 UA del planeta. Aunque esta compañera estelar y su planeta están más cerca uno del otro que aquellos en el sistema HD 2638, la estrella recién descubierta no parece haber impactado sobre la órbita del planeta. La razón exacta de esto es incierta, así que el equipo planea llevar a cabo más observaciones para comprender mejor la órbita de la estrella y su complicada dinámica familiar.

El estudio “Know the Star, Know the Planet. III. Discovery of Late-Type Companions to Two Exoplanet Host Stars” será publicado en la edición de abril de 2015 de The Astronomical Journal.

Fuente: JPL