Se han detectado seis exoplanetas en un vals cósmico alrededor de una estrella cercana

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Los astrónomos han utilizado dos satélites diferentes de detección de exoplanetas para resolver un misterio cósmico y revelar una rara familia de seis planetas ubicada a unos 100 años luz de la Tierra. Este descubrimiento puede ayudar a los científicos a descubrir los secretos de la formación planetaria.

Los seis planetas exteriores giran alrededor de una estrella brillante parecida al Sol llamada HD110067, ubicada en la constelación de Coma Berenice en el cielo del norte. Más grandes que la Tierra pero más pequeños que Neptuno, los planetas caen en una categoría poco comprendida llamada planetas subneptunianos que generalmente se encuentran orbitando estrellas similares al Sol en la Vía Láctea. Los planetas, etiquetados de b a g, orbitan la estrella en una danza celestial conocida como resonancia orbital.

Hay patrones discernibles cuando los planetas completan sus órbitas y ejercen fuerzas gravitacionales entre sí, según un estudio publicado el miércoles en la revista revista naturaleza. Por cada seis órbitas completadas por el planeta b, el planeta más cercano a la estrella, el planeta g más lejano completa una órbita.

Dado que el planeta c realiza tres órbitas alrededor de la estrella, el planeta d realiza dos, y cuando el planeta e completa cuatro órbitas, el planeta f realiza tres.

Este ritmo armónico crea una cadena resonante, donde los seis planetas se alinean cada pocas órbitas.

Lo que hace que esta familia planetaria sea un descubrimiento inusual es que poco ha cambiado desde que el sistema se formó hace más de mil millones de años, y este descubrimiento podría arrojar luz sobre la evolución de los planetas y el origen de los subplanetas dominantes. En nuestra galaxia natal.

Los investigadores notaron por primera vez el sistema estelar en 2020 cuando el satélite de estudio de exoplanetas en tránsito de la NASA, o TESS, detectó caídas en el brillo de HD110067. Una caída en la luz de las estrellas a menudo indica que un planeta pasa entre su estrella anfitriona y un satélite de observación a medida que el planeta avanza a lo largo de su trayectoria orbital. La detección de estas caídas de brillo, conocida como método de tránsito, es una de las principales estrategias que utilizan los científicos para identificar exoplanetas mediante telescopios terrestres y espaciales.

Los astrónomos determinaron los períodos orbitales de dos planetas alrededor de la estrella a partir de esos datos de 2020. Dos años más tarde, TESS volvió a observar la estrella y la evidencia sugirió diferentes períodos orbitales para esos planetas.

Cuando no se recopilaron los conjuntos de datos, el astrónomo y autor principal del estudio, Raphael Luc, y algunos colegas decidieron echar otro vistazo a la estrella utilizando un satélite diferente: un satélite. Caracterización de satélites de exoplanetas de la Agencia Espacial EuropeaO Keops. Mientras que TESS se utiliza para observar partes del cielo nocturno con fines de observación breve, Keops se utiliza para observar una estrella a la vez.

«Buscamos señales entre todos los períodos de tiempo posibles por los que podrían pasar estos planetas», dijo Luckey, investigador postdoctoral en el Departamento de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Chicago.

Dijo que los datos recopilados por Keops ayudaron al equipo a resolver la “historia policial” iniciada por TESS. Keops pudo determinar la presencia de un tercer planeta en el sistema, lo que fue decisivo para confirmar los períodos orbitales de los otros dos planetas, así como su resonancia rítmica.

Cuando el equipo comparó el resto de los datos inexplicables de TESS con las observaciones de Keops, descubrieron los otros tres planetas orbitando la estrella. Las operaciones de seguimiento realizadas con telescopios terrestres confirmaron la existencia de los planetas.

El tiempo asignado a Keops para observar la estrella ayudó a los astrónomos a eliminar señales mixtas de los datos del TESS para determinar cuántos planetas transitaban frente a la estrella y los ecos de sus órbitas.

«Khufu nos dio esta formación resonante que nos permitió predecir todos los demás períodos. Si no hubiera sido por esta revelación de Khufu, habría sido imposible», dijo Loki.

El planeta más cercano tarda poco más de nueve días terrestres en completar su órbita alrededor de la estrella, y el planeta más lejano tarda unos 55 días. Todos los planetas tienen órbitas alrededor de su estrella más rápidas que Mercurio, que tarda 88 días en completar una órbita alrededor del Sol.

Dado lo cerca que están de HD110067, es probable que los planetas tengan temperaturas extremas promedio similares a las de Mercurio y Venus, que oscilan entre 332 °F y 980 °F (167 °C y 527 °C).

La formación de sistemas planetarios, como nuestro sistema solar, puede ser un proceso violento. Si bien los astrónomos creen que los planetas tienden a formarse inicialmente en resonancia alrededor de las estrellas, la influencia gravitacional de los planetas masivos, su colisión con una estrella que pasa o su colisión con otro cuerpo celeste pueden alterar el equilibrio armónico.

La mayoría de los sistemas planetarios no están en resonancia, y aquellos que contienen múltiples planetas que han mantenido sus órbitas rítmicas iniciales son raros, dijo Luckey, razón por la cual los astrónomos quieren estudiar en detalle HD110067 y sus planetas como un «fósil raro».

«Creemos que sólo alrededor del uno por ciento de todos los sistemas permanecen en resonancia», dijo Luckey en un comunicado. «Nos muestra la formación original de un sistema planetario intacto».

Este descubrimiento es la segunda vez que Keops ayuda a detectar un sistema planetario con resonancia orbital. El primero, conocido como TOI-178 anunciado en 2021.

«En palabras de nuestro equipo científico: Keops hace que los descubrimientos notables parezcan ordinarios», dijo en un comunicado Maximilian Günther, científico del proyecto Keops de la ESA: «De los tres sistemas de resonancia de seis planetas conocidos, este es ahora el segundo encontrado». Keops, y en sólo tres años de operaciones”.

El sistema también podría usarse para estudiar cómo se forman los planetas subneptunianos, dijeron los autores del estudio.

Si bien los planetas subneptunianos son comunes en la Vía Láctea, no se encuentran en nuestro sistema solar. Hay poco acuerdo entre los astrónomos sobre cómo se formaron estos planetas y de qué están hechos, por lo que un sistema completo formado por planetas subneptunianos podría ayudar a los científicos a determinar más sobre su origen, dijo Luckey.

Se han encontrado muchos exoplanetas orbitando estrellas enanas que son mucho más frías y más pequeñas que nuestro Sol, como nuestro planeta. El famoso sistema TRAPPIST-1 y sus siete planetasSe anunció en 2017. Aunque el sistema TRAPPIST-1 también contiene una cuerda de resonancia, la debilidad de la estrella anfitriona dificulta las observaciones.

Pero HD110067, que tiene una masa del 80% de la de nuestro Sol, es la estrella más brillante conocida y tiene más de cuatro planetas en su órbita, por lo que observar el sistema es mucho más fácil.

Las detecciones iniciales de masa planetaria sugieren que algunos de ellos tienen atmósferas hinchadas y ricas en hidrógeno, lo que los convierte en objetivos de estudio ideales para el Telescopio Espacial James Webb. A medida que la luz de las estrellas atraviesa las atmósferas planetarias, Webb se puede utilizar para determinar la composición de cada mundo.

«Los planetas subneptunianos en el sistema HD110067 parecen tener masas bajas, lo que indica que pueden ser ricos en gas o agua. Observaciones futuras, por ejemplo, utilizando el telescopio espacial James Webb, estas atmósferas planetarias pueden determinar si los planetas tienen atmósferas rocosas». o interiores ricos en agua.