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31 de Julio de 2020
Planetas

Fotografían por primera vez un sistema de varios planetas en torno a una estrella como el Sol

Los dos mundos tienen una masa muy superior a la de Júpiter y orbitan mucho más lejos de su estrella que cualquier planeta del sistema solar.

Imagen de la estrella TYC 8998-760-1 (círculo grande) acompañada por dos exoplaneta gigantes (flechas). Esta es la primera vez que los astrónomos observan de manera directa varios planetas en torno a una estrella similar al Sol. El resto de puntos que se ven en la imagen corresponden a otras estrellas de fondo. [ESO/Bohn et al.]

Los científicos han logrado captar por primera vez imágenes de varios planetas girando alrededor de una misma estrella semejante al Sol. Sin embargo, aunque su estrella se parezca a la nuestra, las fotografías de este sistema planetario no muestran nada que nos recuerde al hogar.

La estrella, denominada TYC 8998-760-1 y situada a unos 300 años luz de la Tierra, en la constelación de la Mosca, tiene una masa similar a la del Sol. Sin embargo, sus dos planetas conocidos son inequívocamente extraterrestres. Para empezar, orbitan unas 160 y 230 veces más lejos de su estrella que la Tierra (es decir, a una distancia unas 4 y 8 veces mayor que la que hay entre Plutón y el Sol). Además, ambos mundos son enormes en comparación con los de nuestro sistema solar: el planeta exterior es unas 6 veces más pesado que Júpiter y el interior inclina aún más la balanza, pues posee 14 veces la masa de Júpiter.

Cada uno de estos planetas aparece como un pequeño punto en torno a la estrella en las imágenes obtenidas por el instrumento SPHERE, instalado en el Telescopio Muy Grande del Observatorio Europeo Austral, en el norte de Chile. El hallazgo se describe en un estudio publicado el pasado 22 de julio en la revista Astrophysical Journal Letters.

«Lo realmente fascinante de este trabajo es que continúa mostrándonos el enorme abanico de sistemas y planetas que existen en el cosmos, en órbita alrededor de todo tipo de estrellas», comenta Rebecca Oppenheimer, astrofísica del Museo de Historia Natural de Nueva York que no participó en el estudio. «Los sistemas planetarios no exhiben una "arquitectura" única.»

Esta es tan solo la tercera vez que los científicos logran observar de manera directa varios mundos que orbitan alrededor de una misma estrella. Sin embargo, los dos sistemas de este tipo que habían fotografiado anteriormente giran alrededor de estrellas mucho más pesadas o ligeras que el Sol, así que no se parecen tanto a nuestro sistema solar.

La observación directa sigue constituyendo una excepción en el estudio de mundos más allá de nuestros aledaños planetarios. La gran mayoría de los exoplanetas catalogados por los astrónomos solo se han detectado a través de métodos indirectos: inferimos la presencia y propiedades básicas (masa, tamaño y órbita) de un mundo a partir de los leves movimientos que su atracción gravitatoria induce en su estrella anfitriona o del oscurecimiento periódico de esta cuando el planeta pasa por delante de ella.

Alexander Bohn, astrofísico de la Universidad de Leiden y primer autor del estudio, recalca que obtener imágenes directas es importante porque «al recibir la luz de los planetas, podemos caracterizar mejor sus atmósferas —y la abundancia de los elementos que hay en ellas— y su composición». Esta información, a su vez, permite que los investigadores formulen hipótesis razonables sobre las condiciones ambientales de un mundo alienígena y, en particular, sobre las probabilidades de que albergue vida.

Pero nadie espera encontrar vida en ninguno de los dos planetas fotografiados. Aparte de ser gigantes gaseosos que ocupan órbitas gélidas y carecen de superficies sobre las que pudiera florecer algún organismo, tanto ellos como su estrella son mucho más jóvenes que nuestro Sol y los planetas que lo rodean. «El sistema se formó hace unos 17 millones de años», señala Bohn, «mientras que nuestro sistema solar tiene unos 4500 millones de años». Incluso si presentaran condiciones aptas para la vida, estos mundos casi recién nacidos no ofrecerían demasiado margen para que los caprichos de la química hubieran desencadenado los procesos biológicos.

Si bien el tamaño y juventud de estos planetas los convierten en pésimos candidatos para albergar vida tal y como la conocemos, estas propiedades son precisamente las que permiten que los astrónomos los avisten: estos mundos emiten un intenso brillo infrarrojo porque aún conservan energía sobrante de su formación. Los mundos más pequeños, viejos y acogedores que se sitúan más cerca de sus estrellas están fuera del alcance de los instrumentos actuales, aunque, con el tiempo, podríamos llegar a detectarlos con instrumentos más potentes instalados en telescopios descomunales. De momento ya hay tres «telescopios extremadamente grandes» (observatorios terrestres con espejos de unos 30 metros de diámetro) en las últimas fases de desarrollo. Y los astrónomos presionan a la NASA y otras agencias para que lancen telescopios espaciales aún más ambiciosos en las próximas décadas.

Con todo, «aún nos queda muchísimo para poder captar imágenes de planetas del tamaño de la Tierra», reconoce Bruce Macintosh, astrofísico de la Universidad Stanford e investigador principal del Generador de Imágenes de Planetas Gemini, uno de los instrumentos más avanzados (junto con SPHERE) para fotografiar exoplanetas. «Con la tecnología actual, podemos observar un planeta que brille un millón de veces menos que su estrella. Y eso es increíble. Pero incluso Júpiter, el mundo más grande de nuestro sistema solar, es mil millones de veces más tenue que el Sol.»

Observar un planeta cercano a una estrella brillante (ya se trate de un gigante gaseoso o de un mundo rocoso parecido a la Tierra) es, en palabras de Bohn, como tratar de divisar «una luciérnaga que revolotea al lado de un faro, quizá a un metro de él. Y pretendemos ver esa diminuta luciérnaga desde nuestra posición, a 500 kilómetros del faro. Ese es, en esencia, el reto al que nos enfrentamos». Para recoger la luz de un planeta, extremadamente tenue en comparación con la de su estrella, SPHERE y otros instrumentos emplean un coronógrafo: un dispositivo que bloquea la mayor parte de la luz de la estrella. Esta es una forma eficaz de atenuar el resplandor del «faro» para poder distinguir las «luciérnagas» planetarias cercanas.

Aparte de desvelar características sutiles de un planeta, las imágenes podrían aportar indicios (y plantear nuevos e importantes misterios) que nos permitan ahondar en nuestra aún incipiente comprensión de los procesos de formación y evolución de los sistemas planetarios. En el sistema recién fotografiado, «ambos planetas se formaron en torno a la misma estrella y tienen la misma edad, pero la masa de uno es el doble que la del otro», apunta Macintosh, que no participó en el estudio. «Comparar sus propiedades nos ayudará a entender cómo influye la masa de un planeta en su evolución.»

Macintosh añade que las futuras imágenes del sistema podrían revelar más detalles sobre las órbitas de los planetas e incluso la presencia de otros mundos ocultos. «¿Se alinean esas órbitas de la misma forma que las de los planetas de nuestro sistema solar? ¿Son circulares?», se pregunta. Las respuestas a estas cuestiones quizá ayuden a explicar si estos planetas se formaron del mismo modo que los mundos que orbitan alrededor del Sol o siguieron algún otro proceso. Y, con ello, proporcionarían nuevas pistas sobre si los planetas y sistemas similares al nuestro son comunes o no.

Karen Kwon

Fuente: «Two directly imaged, wide-orbit giant planets around the young, solar analog TYC 8998-760-1», Alexander J. Bohn et al. en The Astrophysical Journal Letters, vol. 898, n.º 1, art. L16, 22 de julio de 2020.

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