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Los astrónomos utilizaron 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. El descubrimiento podría ayudar a los científicos a descubrir los secretos de la formación planetaria.

Los seis exoplanetas orbitan una estrella brillante similar al Sol llamada HD110067, ubicada en la constelación de Coma Berenices en el cielo del norte. Más grandes que la Tierra pero más pequeños que Neptuno, los planetas pertenecen a una clase poco comprendida llamada subneptunos, que se encuentran comúnmente orbitando estrellas similares al Sol en la Vía Láctea. Y los planetas, etiquetados como bolsa, giran alrededor de la estrella en una danza celestial conocida como resonancia orbital.

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

Mientras 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, con los seis planetas alineándose 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 la revelación podría arrojar luz sobre la evolución de los planetas y el origen de los subneptunos predominantes. 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 sugiere la presencia de un planeta que pasa entre su estrella anfitriona y un satélite de observación a medida que el planeta viaja a lo largo de su trayectoria orbital. Detectar estas caídas de luminosidad, conocido como método del tránsito, es una de las principales estrategias utilizadas por los científicos para identificar exoplanetas a través de telescopios terrestres y espaciales.

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

Cuando los conjuntos de datos no coincidieron, el astrónomo y autor principal del estudio, Rafael Luque, y algunos de sus colegas decidieron echar otro vistazo a la estrella utilizando un satélite diferente: el Caracterización del satélite ExOPlanet de la Agencia Espacial Europea, o Keops. Mientras que TESS se utiliza para observar fracciones del cielo nocturno en observaciones breves, Cheops observa una estrella a la vez.

«Fuimos a buscar señales entre todos los períodos potenciales que podrían tener estos planetas», dijo Luque, becario postdoctoral en el departamento de astronomía y astrofísica de la Universidad de Chicago.

Los datos recopilados por Cheops ayudaron al equipo a resolver la «historia policial» iniciada por TESS, dijo. Keops logró determinar la presencia de un tercer planeta en el sistema, lo que fue crucial para confirmar los períodos orbitales de los otros dos planetas, así como su resonancia rítmica.

Mientras el equipo comparaba el resto de los datos inexplicables de TESS con las observaciones de Keops, descubrieron los otros tres planetas orbitando la estrella. Las observaciones posteriores con telescopios terrestres confirmaron la presencia de los planetas.

El tiempo dedicado por Keops a observar la estrella ayudó a los astrónomos a clasificar las señales mixtas en los datos del TESS para determinar cuántos planetas cruzaron frente a la estrella y la resonancia de sus órbitas.

“Keops nos dio esta configuración resonante que nos permitió predecir todos los demás períodos. Sin esta detección de Cheops hubiera sido imposible”, afirmó Luque.

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

Dado lo cerca que están de HD110067, los planetas probablemente tengan temperaturas promedio alucinantes similares a las de Mercurio y Venus, que oscilan entre 332 grados Fahrenheit y 980 grados Fahrenheit (167 grados Celsius y 527 grados Celsius).

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

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

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

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

“Como afirma nuestro equipo científico: Keops está haciendo que descubrimientos notables parezcan ordinarios. De los tres sistemas resonantes de seis planetas conocidos, este es ahora el segundo encontrado por Cheops y en sólo tres años de operaciones”, dijo en un comunicado Maximilian Günther, científico del proyecto Cheops de la ESA.

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

Aunque los subneptunos son comunes en la Vía Láctea, no existen en nuestro propio sistema solar. Y hay poco acuerdo entre los astrónomos sobre cómo se forman estos planetas y de qué están hechos, por lo que un sistema completo formado por subneptunos podría ayudar a los científicos a determinar más sobre su origen, dijo Luque.

Se han encontrado muchos exoplanetas orbitando estrellas enanas que son mucho más frías y más pequeñas que nuestro Sol, como el famoso sistema TRAPPIST-1 y sus siete planetasanunciado en 2017. Aunque el sistema TRAPPIST-1 también tiene una cadena resonante, la debilidad de la estrella anfitriona dificulta las observaciones.

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

Las detecciones iniciales de las masas de los planetas 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 se filtra a través de las atmósferas de los planetas, Webb se puede utilizar para determinar la composición de cada mundo.

“Los planetas subneptuno en el sistema HD110067 parecen tener masas bajas, lo que sugiere que pueden ser ricos en gas o agua. Observações futuras, por exemplo com o Telescópio Espacial James Webb, destas atmosferas planetárias poderão determinar se os planetas têm estruturas interiores rochosas ou ricas em água,” disse a co-autora do estudo Jo Ann Egger, estudante de doutoramento em astrofísica na Universidade de Berna , en Suiza. en una oracion.