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“Una joya de la mecánica celeste”: rarísimo descubrimiento de un sistema de seis planetas en resonancia

Es una especie de melodía celestial que bien podría inspirar a los artistas contemporáneos.

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“Una joya de la mecánica celeste”: rarísimo descubrimiento de un sistema de seis planetas en resonancia

Es una especie de melodía celestial que bien podría inspirar a los artistas contemporáneos. La forma en que los planetas orbitan sus estrellas a veces sigue reglas dinámicas sorprendentes llamadas "resonancias". Las interacciones gravitacionales son entonces tales que el sistema se encuentra “bloqueado”. En el tiempo que un planeta hace una revolución alrededor de su estrella, otro hace exactamente dos revoluciones. O tres. O cuatro. Entonces hablamos de resonancia 1:2, 1:3 o 1:4. Si un planeta da dos revoluciones mientras que otro hace tres, entonces hablamos de una resonancia 2:3. Etc.

Un equipo internacional de astrónomos acaba de revelar un nuevo sistema “resonante” formado por seis exoplanetas, gracias al esfuerzo conjunto de los satélites TESS (de la NASA) y Cheops (de la Agencia Espacial Europea). Este sistema planetario se presenta en la revista Nature. Si la prestigiosa revista aceptó este artículo es porque estos sistemas complejos son raros (no hay más que un puñado), pero también porque presenta algunas particularidades que lo convierten en un hecho único.

Para empezar, esta es la primera vez que encontramos un sistema de más de cuatro exoplanetas alrededor de una estrella de este tamaño: alrededor del 80% de la masa de nuestra estrella. Aunque ya hemos identificado más de 5.000 exoplanetas en nuestra galaxia, los estudios siguen siendo en gran medida sesgados. El principal método de detección consiste en encontrar un “tránsito”, una especie de minieclipse que reduce ligeramente el brillo de una estrella de forma transitoria cuando uno de sus planetas pasa por el campo de visión. Los tránsitos delante de estrellas pequeñas tienen la ventaja de ser más ocultantes y, por tanto, más fáciles de detectar.

Otra particularidad es que todos los planetas de este sistema son a priori minineptunos, es decir, “pequeños gigantes” ampliamente sobrerrepresentados en los catálogos, pero ausentes de nuestro Sistema Solar. Con su núcleo aparentemente rocoso pero una atmósfera imponente, estos serían los planetas más comunes del universo. Comprender los mecanismos de su formación es crucial para establecer modelos genéricos “robustos” del nacimiento y evolución de los sistemas planetarios.

Lea también: Un sistema de registro de ocho exoplanetas identificados mediante inteligencia artificial

Llegamos así naturalmente a la última particularidad del sistema. La más compleja pero también la más interesante: su “resonancia”. Éste tiene la particularidad de ser particularmente “puro”. “Los seis planetas forman una larga cadena de resonancia en la que resuena cada par sucesivo”, explica Adrien Leleu, profesor de astronomía en la Universidad de Ginebra, especialista en la dinámica de estos sistemas y coautor del estudio. Los primeros tres planetas (b y c, c y luego d y e) están en resonancia 3:2. En otras palabras, cuando el planeta HD 110067 b (el más cercano a su estrella) da tres revoluciones alrededor de la estrella (que por convención lleva la letra “a”), el siguiente HD 110067 c da dos. Y cuando el HD 110067 c da tres vueltas, el HD 110067 d da dos. Los dos últimos pares (e y f, y finalmente f y g) están en resonancia 4:3. Al final, el sistema es bastante estricto. El planeta más cercano hace una revolución alrededor de su estrella en 9 días y el más lejano en 54 días.

Podemos ver en el vídeo a continuación una visualización de esta danza celestial, con música para mostrar la extraña sinfonía que producen estas resonancias entrelazadas. Tenga en cuenta que los planetas pueden pasar muy ligeramente antes o después del punto de conjunción (donde están más cerca) porque una resonancia rara vez es perfecta: generalmente es una oscilación alrededor de este punto de conjunción, pero estable durante millones o miles de millones de años. Te recordamos aquí que esto no significa, como ya habrás aprendido, que cualquier sistema de más de dos cuerpos sea por naturaleza caótico. Un sistema resonante sigue siendo caótico, en el sentido de que es imposible predecir su evolución exacta. Esto no significa que no pueda presentar una forma de estabilidad.

Para los más curiosos, encontraréis en internet otras representaciones similares de los sistemas planetarios más conocidos, empezando por Trappist-1 y TOI-178.

“Estos sistemas resonantes son verdaderas joyas de la mecánica celeste”, comenta Alessandro Morbidelli, planetólogo del Observatorio de la Costa Azul, investigador del Collège de France y arquitecto principal del “Modelo de Niza”, que describe cómo funciona nuestro sistema solar. Se formó y la migración de planetas gigantes dio como resultado su configuración actual. "Cada vez que se descubre un sistema extrasolar resonante, mi corazón salta de alegría porque las cuerdas resonantes son una prueba irrefutable de la migración planetaria". De hecho, es gracias a este juego de resonancias que nuestro Sistema Solar tomó su forma actual.

En este caso, el sistema HD 110067 se presenta con una configuración muy particular y “relativamente frágil”, subraya Adrien Leleu. “Creemos que han estado orbitando así desde su origen, hace varios miles de millones de años, y que no se han visto afectados por grandes inestabilidades o colisiones. Esto es muy interesante para estudiar la formación de sistemas planetarios en general. » Con este sistema, los investigadores tienen una especie de estándar. Dada la proximidad de la estrella, a poco más de 400 años luz de distancia, y el espesor de sus atmósferas, estos exoplanetas también representarán objetivos ideales para el telescopio espacial James Webb, uno de cuyos principales objetivos es precisamente la caracterización precisa de su composición. de atmósferas.

Desafortunadamente, ninguno de estos exoplanetas es habitable a priori. “Calculamos que la temperatura más fría debe ser de 170°C”, subraya Adrien Leleu. Nada dice, sin embargo, que no queden planetas aún más distantes por detectar. Esto definitivamente haría que HD 110067 fuera aún más excepcional.

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