Archivo - Lluvia de Perseidas vista desde la sierra de Os Ancares, a 13 de agosto de 2023, en Lugo, Galicia (España). Las Perseidas, popularmente conocidas como las lágrimas de San Lorenzo debido a que su apogeo suele acercarse al tiempo a las festividade - Carlos Castro - Europa Press - Archivo
MADRID 15 Abr. (EUROPA PRESS) -
Astrónomos de la Universidad de Nuevo México (Estados Unidos) han publicado recientemente una nueva investigación que confirma la existencia de tres cuerpos que orbitan el dinámico sistema exoplanetario TOI-201. Estos cuerpos incluyen una supertierra (TOI-201 d), un Júpiter cálido (TOI-201 b) y una enana marrón (TOI-201 c). Ismael Mireles, candidato a doctorado en el Departamento de Física y Astronomía de la UNM, bajo la supervisión de la profesora Diana Dragomir, dirigió la investigación. El artículo, titulado 'Descubriendo las órbitas en rápida evolución del dinámico sistema TOI-201', se publica en 'Science Advances'.
"El objetivo era caracterizar el sistema planetario TOI-201 para comprender no solo qué planetas lo componen, sino también cómo interactúan dinámicamente entre sí", explica Mireles. "Esto ayuda a los científicos a comprender cómo se forman y evolucionan con el tiempo sistemas planetarios como nuestro propio Sistema Solar".
La Supertierra (TOI-201 d) es un planeta rocoso con un tamaño aproximado de 1,4 veces el de la Tierra y una masa aproximadamente 6 veces mayor, que completa una órbita cada 5,85 días. Está muy cerca de su estrella y probablemente demasiado caliente para que exista agua líquida.
Júpiter Cálido (TOI-201 b) es un gigante gaseoso con aproximadamente la mitad de la masa de Júpiter que orbita cada 53 días. Los Júpiter Cálidos se sitúan entre los Júpiter Calientes, más cercanos (con órbitas de pocos días), y los gigantes gaseosos fríos y distantes como Júpiter (con órbitas de unos 12 años). Son de gran interés científico porque los astrónomos aún no comprenden del todo cómo llegaron a las órbitas en las que se encuentran.
La enana marrón (TOI-201 c) es el cuerpo más masivo del sistema, además de la estrella, y orbita en una órbita amplia y altamente elíptica de aproximadamente 8 años. Su influencia gravitatoria es responsable de la mayor parte del comportamiento dinámico del sistema. TOI-201 c es también el objeto en tránsito de mayor período jamás descubierto.
"TOI-201 c es único debido a su período orbital extremadamente largo (*7,9 años) y su ubicación en un sistema con dos planetas interiores", apunta Mireles. "La mayoría de las enanas marrones en tránsito conocidas orbitan mucho más cerca de sus estrellas".
"Dado que la masa de TOI-201 c se encuentra cerca del límite que separa a los planetas masivos de las enanas marrones, uno de los misterios que plantea este sistema es si este cuerpo se formó como un planeta o como una estrella", añade Dragomir.
Para poner esto en perspectiva, una enana marrón tiene 13 veces más masa que Júpiter, pero aún es demasiado pequeña para ser clasificada como una estrella propiamente dicha. No puede mantener la fusión de hidrógeno en su núcleo como lo hace el Sol.
"Este es uno de los pocos sistemas donde se pueden observar cambios activos en las órbitas planetarias en escalas de tiempo humanas. Ofrece una oportunidad única para observar en tiempo real la dinámica de los sistemas planetarios", explica Mireles. De hecho, dentro de 200 años, solo dos de los tres objetos seguirán en tránsito.
Los investigadores utilizaron una combinación de cuatro técnicas de observación para confirmar el sistema. La primera es la espectroscopia (velocidades radiales), que mide la oscilación de la estrella causada por los planetas en órbita y ayuda a determinar sus masas.
"Utilizamos varios espectrógrafos en Chile: CORALIE, HARPS y PFS. También utilizamos datos de archivo del espectrógrafo FEROS en Chile y de MINERV A-Australis en Australia", narra Mireles.
La segunda técnica es la fotometría de tránsito, que consiste en registrar la ligera disminución de la intensidad de la estrella cuando un planeta pasa frente a ella. Se utilizaron datos de tránsito del telescopio espacial TESS de la NASA y observaciones terrestres del telescopio ASTEP en la Antártida, un proyecto liderado por el Observatorio de la Costa Azul de Niza (Francia), en colaboración con la Universidad de Birmingham (Reino Unido) y la Agencia Espacial Europea. También se incluyeron observaciones de tránsito de la red global de telescopios LCOGT, con sedes en Chile, Australia y Sudáfrica, las cuales desempeñaron un papel fundamental en el análisis.
"Nuestra contribución fue posible gracias a tener un telescopio en la Antártida. Si bien la logística es compleja, la ubicación única del telescopio y el acceso a condiciones astronómicas óptimas son clave para estudiar sistemas exoplanetarios con largos períodos orbitales como TOI-201", agregan desde de la Universidad de Birmingham.
La tercera técnica incluyó las Variaciones en el Tiempo de Tránsito (TTV, por sus siglas en inglés), que miden pequeñas desviaciones en el momento en que ocurren los tránsitos de un planeta, lo que indica la presencia de la atracción gravitatoria de otro planeta. Finalmente, los investigadores utilizaron astrometría, que emplea datos de las misiones espaciales Hipparcos y Gaia para detectar pequeños cambios en la posición de la estrella en el cielo causados ??por un compañero masivo invisible.
Mireles continúa diciendo que las observaciones de exoplanetas generalmente solo muestran una instantánea de la evolución de un sistema. De hecho, la mayoría de los sistemas solo cambian en escalas de tiempo de millones de años. Lo que hace especial a TOI-201 es que los investigadores pueden observar sus cambios en tiempo real. "Las órbitas de los planetas están inclinadas unas con respecto a otras, y debido a eso, se están atrayendo lentamente entre sí hacia nuevas orientaciones", comenta el experto.
"Esto fue una sorpresa, porque si los planetas nacieron en el plano del disco protoplanetario que existía al principio de la vida de la estrella, se esperaría que tuvieran órbitas alineadas, como los planetas del Sistema Solar. Así que la siguiente pregunta que hay que responder sobre TOI-201 es cómo estos tres objetos terminaron con órbitas tan inclinadas", añade Dragomir.
Dentro de 200 años, la Supertierra dejará de transitar. Unos cientos de años más tarde, el cálido Júpiter también dejará de transitar y, posteriormente, la enana marrón. Sin embargo, volverán a transitar miles de años después, ya que experimentan ciclos de configuraciones de tránsito y no tránsito.
Se prevé que el próximo tránsito de TOI-201 c tenga lugar el 26 de marzo de 2031, lo que brindará una oportunidad única para realizar observaciones de seguimiento en todo el mundo, incluso por parte de científicos aficionados.
"El estudio de este sistema requirió un gran esfuerzo de equipo durante varios años. Cada nueva observación de tránsito de ASTEP y LCOGT, junto con cada nueva medición de velocidad radial, fue revelando gradualmente la arquitectura tridimensional del sistema TOI 201. Esta arquitectura única es fundamental para comprender las interacciones dinámicas del sistema, hasta ahora desconocidas", concluye Mireles.