Hallado un raro sistema estelar de seis planetas que permanece intacto desde su formación

La misión Cheops de la ESA (Agencia Espacial Europea), bajo el liderazgo del astrofísico cordobés Rafael Luque, ha descubierto un extraño sistema estelar con seis exoplanetas cuya configuración orbital demuestra que se ha mantenido prácticamente inalterado desde su formación, hace más de mil millones de años.

Se trata del segundo gran descubrimiento que lidera este investigador cordobés, hoy vinculado a la Universidad de Chicago como investigador postdoctoral, y que, en el año 2019, estuvo detrás del un equipo internacional de astrónomos que descubrió un nuevo sistema solar cercano con tres planetas con potencial habitable.

En su última investigación, que acaba de publicar en la revista Nature, Luque ha trazado los pasos a seguir hasta el descubrimiento de la estrella HD 110067, que se encuentra a unos 100 años luz de distancia, en la constelación septentrional de Coma Berenices. Se trata de un misterioso sistema de exoplanetas que había dejado perplejos a los investigadores durante años.

Los primeros pasos se dieron en 2020, cuando el satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA detectó caídas en el brillo de la estrella que indicaban el paso de planetas por delante de su superficie. Un análisis preliminar reveló dos posibles planetas. Uno con un periodo orbital –el tiempo que se tarda en completar una órbita alrededor de la estrella– de 5,6 días y el otro con un periodo no se pudo determinar.

Dos años más tarde, TESS volvió a observar la misma estrella. El análisis de los conjuntos de datos combinados descartó la interpretación original, pero presentó dos posibles planetas diferentes. Aunque estas detecciones eran mucho más seguras que las originales, había muchas cosas en los datos del TESS que seguían sin tener sentido. Fue entonces cuando Rafael Luque, de la Universidad de Chicago, y sus colegas empezaron a interesarse. “Decidimos utilizar Keops. Fuimos a pescar señales entre todos los periodos potenciales que podían tener esos planetas”, explica Luque.

Sus esfuerzos dieron resultado. Confirmaron la existencia de un tercer planeta en el sistema y se dieron cuenta de que habían encontrado la clave para descifrar todo el sistema, porque ahora estaba claro que los tres planetas estaban en la llamada resonancia orbital. Las órbitas que completa un planeta son una fracción constante de las órbitas que describen otros. En este caso, el planeta más exterior tarda 20,5 días en orbitar, lo que se aproxima mucho a 1,5 veces el periodo orbital del siguiente planeta, con 13,6 días. Éste, a su vez, es casi exactamente 1,5 veces el período orbital del planeta interior, con 9,1 días.

La predicción de otras resonancias orbitales y su correspondencia con los datos inexplicables restantes permitió al equipo descubrir los otros tres planetas del sistema. “Keops nos dio esta configuración resonante que nos permitió predecir todos los demás períodos. Sin esa detección de Keops, habría sido imposible”, explica el astrofísico cordobés, natural de Priego de Córdoba.

Información relevante sobre la formación y evolución del sistema planetario

La importancia de encontrar sistemas orbitales resonantes está en que aportan valiosos datos sobre la formación y posterior evolución del sistema planetario. Los planetas alrededor de las estrellas tienden a formarse en resonancia, pero pueden perturbarse fácilmente. Por ejemplo, un planeta muy masivo, un encuentro cercano con una estrella fugaz o un impacto gigante pueden alterar el cuidadoso equilibrio. En consecuencia, muchos de los sistemas multiplanetarios conocidos por los astrónomos no están en resonancia, pero se parecen lo suficiente como para haber podido estarlo alguna vez. Sin embargo, los sistemas multiplanetarios que conservan su resonancia son raros.

“Creemos que sólo alrededor del uno por ciento de todos los sistemas permanecen en resonancia. Por eso HD110067 es especial e invita a seguir estudiándolo. Nos muestra la configuración prístina de un sistema planetario que ha sobrevivido intacto”, afirma Luque.

“Como dice nuestro equipo científico, Cheops está haciendo que descubrimientos excepcionales parezcan ordinarios. De sólo tres sistemas resonantes de seis planetas conocidos, éste es ahora el segundo que encuentra Cheops, y en sólo tres años de operaciones”, afirma Maximilian Günther, científico del proyecto Cheops para la ESA.

HD110067 es el sistema más brillante conocido con cuatro o más planetas. Dado que todos estos planetas tienen un tamaño inferior a Neptuno y atmósferas probablemente extendidas, son candidatos ideales para estudiar la composición de sus atmósferas con el telescopio espacial James Webb de la NASA, la ESA y la CSA, así como con los futuros telescopios Ariel y Platón de la ESA.