Aunque formalmente solo hay un grupo planetario llamado “sistema solar”, la ciencia ha encontrado ya más de 4.100 estrellas con planetas orbitando a su alrededor. Una colaboración internacional con una importante participación española ha descubierto un sistema planetario que se suma a la lista, pero este es único en su especie. Se trata de la estrella HD110067, que alberga a seis exoplanetas que giran en torno a ella con una danza sincronizada, en un fenómeno conocido como resonancia orbital. No es habitual que los sistemas conserven esta característica, que indica que el sistema no ha sufrido grandes cambios a lo largo de sus mil millones de años de historia. Los investigadores lo consideran clave para comprender y explicar mejor los procesos de formación planetaria. El hallazgo se ha publicado hoy en la revista Nature.
A unos 100 años luz de distancia, en la constelación septentrional de Coma Berenices, se encuentra HD110067, una estrella un 20% más pequeña y fría que el Sol. Las primeras sospechas de que esta estrella albergaba un sistema planetario llegaron en 2020. El cazador de planetas TESS de la NASA, registró una disminución de brillo (parecido a un eclipse), lo que indicaba la existencia de al menos dos planetas pasando por delante de la estrella. Dos años después, TESS volvió a observar la misma estrella, pero presentaba datos incoherentes con la primera interpretación. Esa contradicción despertó el interés del astrofísico español Rafael Luque, del departamento de astrofísica de la Universidad de Chicago, y de sus colegas. “Fue entonces cuando decidimos utilizar CHEOPS. Fuimos a buscar señales entre todos los períodos potenciales que podrían tener esos planetas”, relata Luque.
Con la ayuda del telescopio espacial CHEOPS de la ESA, identificaron un tercer exoplaneta. Se dieron cuenta de que habían encontrado la clave para desbloquear todo el sistema porque ahora estaba claro que esos tres planetas estaban en resonancia orbital. “CHEOPS nos proporcionó una configuración que nos permitió predecir todos los demás”, asegura el astrofísico. Al combinar los datos de ambos telescopios en un trabajo que denominan como “detectivesco”, y con modelos matemáticos de interacciones gravitatorias, se predijo la existencia de tres planetas exteriores.
Observaciones posteriores confirmaron que se encontraban precisamente donde este ritmo, la cadena de resonancia, predecía. El planeta más exterior tarda 20.519 días en orbitar, casi 1,5 veces el período orbital del siguiente planeta, que tarda 13.673 días. Este a su vez es casi exactamente 1,5 veces el período orbital del planeta interior, con 9.114 días. Es decir, cuando el planeta más cercano a la estrella da tres vueltas completas a su alrededor, el segundo da exactamente dos durante el mismo tiempo. Esto se llama resonancia 3:2. Los seis planetas forman una cadena resonante en pares de 3:2, 3:2, 3:2, 4:3 y 4:3, explica la ESA, lo que da como resultado que el planeta más cercano complete seis órbitas en el tiempo en que el planeta más externo realiza una. Los autores no descartan la existencia de más planetas bailando coordinados en este sistema.
Los exoplanetas que alberga HD110067 pertenecen al grupo de los denominados subneptunos, es decir, planetas más pequeños que Neptuno (cuatro veces el diámetro de la Tierra). A la hora de imaginar cómo son, Ignasi Ribas, astrofísico del CSIC, que también participó en el estudio y que recopila años de trabajo buscando exoplanetas, matiza que no son parecidos a la Tierra: “Son planetas muy calientes que pueden alcanzar una temperatura de 200 grados”. Tampoco se ha descifrado aún la zona de habitabilidad del sistema, es decir, cuántos planetas están en la zona templada que permitiría vida. Futuras observaciones podrían determinar también si los planetas tienen estructuras interiores rocosas o ricas en agua.
El HD110067, además, es el sistema más brillante conocido con cuatro o más planetas. Unos mundos que tienen probablemente atmósferas con una alta presencia de hidrógeno y que son buenos candidatos para realizar nuevos análisis que permitan determinar la composición química y otras propiedades de sus atmósferas. Dado que es un sistema especial que invita a estudiarlo más a fondo, ¿qué se necesita para ello? Un acercamiento con un equipo adecuado para su observación y un buen candidato para ello es el telescopio espacial James Webb, el más potente y que apenas lleva un año en funcionamiento. Rafael Luque, autor principal del estudio, revela que su grupo de trabajo tiene como objetivo trabajar en el futuro con este instrumento.
Un hallazgo clave para el futuro
Los sistemas planetarios tienden a formarse en resonancia, pero se trata de un ritmo que puede perturbarse fácilmente. “Los choques entre planetas, fusiones o rupturas, el nacimiento de planetas gigantes como Júpiter o el paso cercano de otra estrella, pueden alterar el equilibrio orbital”, explica Ribas. Entre los miles de sistemas multiplanetarios, el 99% no están en resonancia, pero podrían haberlo estado alguna vez. El sistema HD110067 forma parte de ese escaso 1%, con un valor especial para la ciencia, pues puede aportar información a los astrónomos sobre la formación y posterior evolución del sistema planetario. Tanto Ribas como Luque comparan el hallazgo con el de un fósil. “Nos muestra la configuración de un sistema planetario que ha sobrevivido intacto desde su formación”, señala Luque.
La astrofísica Eva Villaver aplaude el nuevo estudio, en el que no ha participado. “Cada sistema que se descubre con características únicas aporta datos a nuestro entendimiento de los procesos de formación. La ciencia estudia estos exoplanetas por si nos dan claves sobre qué es lo que hace a nuestro sistema solar único y por qué, aunque los planetas subneptunos son tan frecuentes, nosotros no los tenemos”, explica la investigadora, que trabaja como directora de la Oficina Espacio y Sociedad de la Agencia Espacial Española. Así, al estudiar exoplanetas y sistemas solares distantes, los astrónomos esperan solucionar los grandes misterios que todavía rodean al sistema solar y aportar más información a la incesante pregunta de si hay vida en otra parte de nuestra galaxia.
