La música del Cosmos, seis planetas resonantes

Descubren un sistema de seis planetas que orbitan en asombrosa resonancia. El sistema TOI-178. cuenta con seis exoplanetas y todos, menos el más cercano a la estrella, son prisioneros de un ritmo peculiar. El hallazgo, según los autores, desafía nuestra comprensión de la formación y evolución de los sistemas planetarios.

La animación sobre estas líneas muestra una representación de las órbitas y movimientos de los planetas del sistema TOI-178. Nuevas investigaciones de Adrien Leleu y sus colegas, llevadas a cabo con varios telescopios, incluyendo el Very Large Telescope del ESO, han revelado que el sistema cuenta con seis exoplanetas y que todos, menos el más cercano a la estrella, son prisioneros de un ritmo peculiar a medida que se mueven en sus respectivas órbitas (representadas en color naranja). En otras palabras, están en resonancia. Esto significa que hay patrones que se repiten a medida que los planetas se mueven alrededor de la estrella, haciendo que algunos planetas se alineen cada pocas órbitas.

En esta recreación artística, el movimiento rítmico de los planetas alrededor de la estrella central se representa a través de una armonía musical, creada mediante la atribución de una nota (en la escala pentatónica) a cada uno de los planetas de la cadena de resonancia. Esta nota se reproduce cuando un planeta completa una órbita o media órbita; cuando los planetas se alinean en estos puntos de sus órbitas, suenan en resonancia.

La primera vez que el equipo observó TOI-178, una estrella a unos 200 años luz de distancia, en la constelación de Sculptor, pensaron que habían visto dos planetas rodeándola en la misma órbita. Sin embargo, al echar un vistazo más de cerca, vieron algo completamente diferente. “Tras llevar a cabo más observaciones, nos dimos cuenta de que no había dos planetas orbitando la estrella a aproximadamente la misma distancia de ella, sino más bien múltiples planetas en una configuración muy especial”, dice Adrien Leleu, de la Universidad de Ginebra y la Universidad de Berna (Suiza), quien ha dirigido un nuevo estudio sobre este sistema publicado en la revista Astronomy & Astrophysics.

Esta resonancia es similar a la que se observa en las órbitas de tres de las lunas de Júpiter: Ío, Europa y Ganímedes. Ío, el más cercano de los tres a Júpiter, completa cuatro órbitas alrededor de Júpiter para cada órbita de Ganímedes, la más lenta, y dos órbitas completas por cada órbita de Europa.

Los cinco planetas exteriores del sistema TOI-178 siguen una cadena de 18:9:6:4:3.

Los cinco exoplanetas exteriores del sistema TOI-178 siguen una cadena de resonancia mucho más compleja, una de las más largas descubiertas hasta ahora en un sistema de planetas.

Mientras que las tres lunas de Júpiter están en una resonancia de 4:2:1, los cinco planetas exteriores del sistema TOI-178 siguen una cadena de 18:9:6:4:3, es decir, mientras que el segundo planeta de la estrella (el primero en la cadena de resonancia) completa 18 órbitas, el tercer planeta desde el principio (segundo en la cadena) completa 9 órbitas, y así sucesivamente. De hecho, inicialmente los científicos sólo encontraron cinco planetas en el sistema, pero siguiendo este ritmo resonante calcularon dónde podría haber otro planeta adicional para buscarlo en cuando dispusieran de una ventana de observación.

Más que una curiosidad orbital, esta danza de planetas resonantes proporciona pistas sobre el pasado del sistema. “Las órbitas de este sistema están muy bien ordenadas, lo que nos dice que este sistema ha evolucionado de una forma suave desde su nacimiento”, explica el coautor, Yann Alibert, de la Universidad de Berna. Si el sistema hubiera sufrido perturbaciones importantes en los momentos iniciales de su formación, por ejemplo, por un gran impacto, esta frágil configuración de órbitas no habría sobrevivido. El hallazgo desafía nuestra comprensión de la formación y evolución de los sistemas planetarios.

Aunque la disposición de las órbitas sea clara y bien ordenada, las densidades de los planetas “son mucho más desordenadas”, afirma Nathan Hara, de la Universidad de Ginebra (Suiza), quien también participó en el estudio. “Parece que hay un planeta tan denso como la Tierra justo al lado de un planeta muy esponjoso, con la mitad de la densidad de Neptuno, seguido de un planeta con la densidad de Neptuno. No es a lo que estamos acostumbrados”. En nuestro Sistema Solar, por ejemplo, los planetas están perfectamente dispuestos, con los planetas rocosos y más densos más cerca de la estrella central y los esponjosos planetas gaseosos de baja densidad más alejados. Según Leleu, “este contraste entre la armonía rítmica del movimiento orbital y las densidades desordenadas desafía sin duda nuestra comprensión de la formación y evolución de los sistemas planetarios”.

Fuente: ESO/ Voz Populi.