Descubren un extraño sistema solar de seis planetas que orbita sin apenas cambios desde su formación

• La órbita llamada "resonante" sugiere que han mantenido la misma danza gravitatoria miles de millones de años
• Su estudio puede aportar información sobre la formación y evolución de los sistemas planetarios

Descubren un sistema solar de seis planetas que orbitan sincronizados: "Es muy raro en el universo"

Un equipo internacional ha descubierto seis planetas en órbita alrededor de una estrella similar al Sol, llamada HD 110067. La peculiaridad de este sistema solar está en que sus órbitas están sincronizadas de una forma conocida como "resonancia", algo poco frecuente en nuestra galaxia y que significa que ha permanecido sin apenas cambios desde su formación. Es probable que los planetas hayan estado practicando esta misma danza gravitatoria desde que se formó el sistema, hace miles de millones de años, según desvela el CSIC en una nota de prensa.

La investigación, liderada por Rafael Luque, de la Universidad de Chicago, se ha publicado este miércoles en la revista Nature, y cuenta con la participación del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC), el Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) y del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC).

La configuración resonante significa que las órbitas están sincronizadas de una manera particular. En este caso, el planeta más cercano a la estrella realiza tres órbitas por cada dos del siguiente planeta, lo que se denomina resonancia 3/2, un patrón que se repite entre los cuatro planetas más cercanos. En el caso de los planetas más alejados, se trata de cuatro órbitas por cada tres del planeta siguiente, una resonancia 4/3.

"Es una configuración orbital muy especial, apenas se encuentra en el universo", ha explicado Rafael Luque en una entrevista este miércoles en el Canal 24 Horas. El patrón "ya de por sí es muy raro en el universo, solo un 1% de los sistemas muestran una pareja de planetas en esta resonancia", ha continuado, pero lo que es todavía más excepcional es que se encuentre a lo largo de los seis planetas.

Como observar un sistema planetario fósil

Los sistemas planetarios tienden a formarse en resonancia, pero pueden ser perturbados fácilmente. El delicado equilibrio de sus órbitas puede alterarse, por ejemplo, por un planeta muy masivo en el sistema, un encuentro cercano con una estrella pasajera o cualquier tipo de fusión o colisión. Por ello, encontrar un sistema resonante es como observar un sistema planetario fósil. Según ha destacado Luque en TVE, estudiarlo más va a permitir conocer más estos planetas de tipo "Neptuno" —que no existen en el sistema solar pero son los más comunes en la galaxia— así como profundizar en cómo se forman y evolucionan los sistemas.

"El universo nos demuestra que nuestro Sistema Solar no parece ser la norma en lo que a la formación de planetas se refiere, y una vez más nos da un ejemplo de la gran variedad de sistemas planetarios que existen. Este, además de su interés para entender cómo se forman y evolucionan, quizá nos pueda aportar información adicional sobre por qué nuestro sistema planetario es como es", concluye Pedro J. Amado, investigador del IAA-CSIC que participa en el hallazgo.

Además, se trata del sistema más brillante conocido con cuatro o más planetas, lo que permitirá estudiar sus características con mayor precisión. Dado que todos estos planetas tienen un tamaño inferior a Neptuno y atmósferas probablemente extensas, son candidatos ideales para indagar en la composición de sus atmósferas con el telescopio espacial James Webb de la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense (CSA).

"Dependiendo de la composición química que esta atmósfera tenga, podremos saber si hay un océano de agua líquida en la parte de debajo de la atmósfera, y esto sería muy importante para poder estudiar una nueva forma de vida en un planeta que no está en el sistema solar", ha comentado Luque.

Siguiendo las pistas para encontrar los planetas

Las primeras pistas para descubrir estos planetas surgieron del satélite Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA, cuyo objetivo es examinar todo el cielo pedazo a pedazo para encontrar exoplanetas de período pequeño (años cortos). En 2020, TESS detectó descensos en el brillo de la estrella HD 110067, lo que indicaba el paso de planetas por delante de su superficie. Estos pequeños eclipses son lo que los astrónomos llaman tránsitos.

Dos años después, TESS volvió a observar la misma estrella. Sumando ambos conjuntos de mediciones, los científicos disponían de un abanico de tránsitos para estudiar. Pero era difícil distinguir cuántos planetas representaban, o precisar sus órbitas; los dos conjuntos de observaciones parecían discrepar entre sí.

"Fue entonces cuando decidimos utilizar Cheops", explica Rafael Luque. Cheops es el Satélite de Caracterización de Exoplanetas (Characterising Exoplanets Satellite), la primera misión de la ESA dedicada a estudiar estrellas brillantes y cercanas de las que ya se sabe que albergan exoplanetas, y que cuenta con la participación del ICE-CSIC y el IEEC. "Fuimos a pescar señales entre todos los períodos potenciales que esos planetas podían tener", explica Luque.

Finalmente, los astrónomos identificaron los dos planetas más interiores, con períodos orbitales de 9 días para el más cercano y de 14 días para el siguiente. Un tercer planeta, con un año de unos 20,5 días, fue identificado con la ayuda de los datos de Cheops.

Entonces, los científicos observaron algo extraordinario: las órbitas de los tres planetas coincidían con lo que cabría esperar si estuvieran fijados en una resonancia 3/2. Habían encontrado la clave para desvelar todo el sistema. El equipo científico repasó una conocida lista de resonancias que podrían darse en este tipo de sistemas, tratando de hacerlas coincidir con el resto de tránsitos que había captado TESS. Así, los científicos pudieron predecir que los tres planetas exteriores tienen períodos orbitales de 31, 41 y 55 días. "Cheops nos proporcionó esta configuración resonante que nos permitió predecir todos los demás períodos. Sin esa detección de Cheops, habría sido imposible", asegua Luque.

Sin embargo, las observaciones de TESS que tenían alguna posibilidad de confirmar las órbitas predichas de los dos planetas más externos se habían dejado de lado durante el procesamiento, ya que presentaban un exceso de luz dispersa. Un nuevo análisis de los datos para corregir el exceso de luz reveló dos tránsitos ocultos, uno para cada uno de los planetas, exactamente en los momentos esperados por las predicciones. Finalmente, encajaban todas las piezas del rompecabezas.