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| Ilustración artística del sistema planetario Upsilon Andromedae A, donde tres planetas tipo Júpiter orbitan la estrella Upsilon Andromedae A. |
Astrónomos han descubierto un sistema planetario inclinado, donde las órbitas de dos planetas forman un ángulo bastante pronunciado. Este sorprendente hallazgo tendrá un impacto en las teorías acerca de cómo evolucionan los sistemas de múltiples planetas, y demuestra que algunos hechos de violencia pueden llegar a alterar las órbitas de los planetas después de formarse un sistema planetario, según los investigadores.
"Los resultados significan que los estudios futuros de los sistemas exoplanetarios serán más complicados. Los astrónomos ya no pueden asumir que todos los planetas orbitan su estrella madre en un solo plano", dice Barbara McArthur del Observatorio McDonald de la Universidad de Texas en Austin.
McArthur y su equipo utilizaron datos del Telescopio Espacial Hubble, el gigante Hobby-Eberly Telescope (HEB), y otros telescopios terrestres combinados con extensas ejemplificaciones para desenterrar un alud de información sobre el sistema planetario que rodea a la cercana estrella Upsilon Andromedae.
McArthur informó de estos hallazgos en la 216ª sesión de la Sociedad Astronómica Americana en Miami, junto con su colaborador Fritz Benedict, también del Observatorio McDonald, y el miembro del equipo Rory Barnes, de la Universidad de Washington. El trabajo será publicado en la edición del 1 de junio de la revista Astrophysical Journal.
Desde hace poco más de una década, los astrónomos han sabido que tres planetas del tipo de Júpiter orbitan la estrella Upsilon Andromedae. Similar a nuestro Sol en sus propiedades, Upsilon Andromedae se encuentra a unos 44 años-luz de distancia. Es un poco más joven, más masiva y más brillante que el Sol.
Combinando diferentes tipos de datos, aunque complementarios, de Hubble y telescopios terrestres, el equipo de McArthur ha determinado las masas exactas de dos de los tres planetas conocidos, Upsilon Andromedae c y d. Mucho más sorprendente, sin embargo, es su conclusión de que no todos los planetas giran alrededor de esta estrella en el mismo plano. Las órbitas de los planetas c y d se inclinan 30 grados uno con respecto al otro. Esta investigación corresponde a la primera vez que la "inclinación mutua" de dos planetas en órbita alrededor de otra estrella se ha medido. Y el equipo ha descubierto indicios de que un cuarto planeta, e, orbita a la estrella mucho más lejos.
"Lo más probable es que Upsilon Andromedae haya tenido el mismo proceso de formación que nuestro propio Sistema Solar, aunque podría haber habido diferencias en la formación tardía que sembró esta evolución divergente", dijo McArthur. "Hasta ahora la premisa de la evolución planetaria ha sido que se forman los sistemas planetarios en el disco y se mantienen relativamente co-planares, al igual que nuestro propio sistema, pero ahora hemos medido un ángulo significativo entre estos planetas, lo que indica que ese no es siempre el caso".
Hasta ahora la creencia convencional ha sido que una gran nube de gas colapsa para formar una estrella y los planetas son un subproducto natural de material sobrante que forma un disco. En nuestro sistema planetario, hay un fósil de ese evento de creación porque todos los ocho planetas principales orbitan casi en el mismo plano. Los planetas enanos periféricos como Plutón están en órbitas inclinadas, pero estos han sido modificados por la gravedad de Neptuno y no se incrustan en el interior del campo gravitatorio del Sol.
Varios escenarios gravitacionales diferentes podrían ser responsables de las órbitas sorprendentemente inclinadas en Upsilon Andromedae. "Las posibilidades incluyen interacciones que ocurren a partir de la migración hacia el interior de los planetas, la expulsión de otros planetas del sistema a través de dispersión planeta-planeta, o la interrupción de su estrella compañera binaria, Upsilon Andromedae B", dijo McArthur.
Barnes, un experto en dinámica de sistemas planetarios extrasolares, añade, "Nuestro análisis dinámico muestra que las órbitas inclinadas probablemente resultaron de la expulsión de un miembro original del sistema planetario. Sin embargo, no sabemos si la compañera estelar distante forzó su expulsión, o si el sistema planetario se formó de tal manera que algunos planetas originales fueron expulsados. Adicionalmente, se observa que la configuración revisada todavía se encuentra justo en el precipicio de la inestabilidad: los planetas tiran el uno al otro con tanta fuerza que son casi capaces de lanzarse mutuamente fuera del sistema".
Los dos tipos diferentes de datos combinados en esta investigación fueron la astrometría del Telescopio Espacial Hubble y la velocidad radial de los telescopios basados en tierra.
La astrometría es la medición de las posiciones y movimientos de los cuerpos celestes. El grupo de McArthur usa uno de los Sensores de Orientación Fina (Fine Guidance Sensors, FGSs) del telescopio Hubble para la tarea. La precisión de los FGSs se utiliza para rastrear el movimiento de la estrella en el cielo causado por sus circundantes -e invisibles- planetas.
La velocidad radial realiza mediciones del movimiento de la estrella en el cielo hacia y desde la Tierra. Estas mediciones se realizaron durante un período de 14 años, utilizando telescopios terrestres, entre ellos dos en el Observatorio McDonald y otros en Lick, Haute-Provence, y los observatorios de Whipple. La velocidad radial proporciona una larga línea de referencia en base a observaciones, que permite hacer más cortas, pero más precisas y completas las observaciones de Hubble para definir mejor los movimientos orbitales.
El hecho de determinar las inclinaciones orbitales de los planetas c y d permitió al equipo calcular la masa exacta de los dos planetas. La nueva información nos dijo que nuestro punto de vista en cuanto a qué planeta es más pesado tiene que ser modificado. Anteriormente las masas mínimas para los planetas dadas por la velocidad radial para el planeta c era de 2 Júpiters y de 4 Júpiters para el d. Las nuevas masas, exactas, encontradas por la astrometría es de 14 Júpiters para c y 10 para d.
"Los datos de Hubble muestran que la historia no se acaba con la velocidad radial", dijo Benedict. "El hecho de que los planetas se intercambiasen sus masas es muy bonito".
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| Ilustración artística que compara el Sistema Solar con el sistema Upsilon Andromedae. |
Los datos de Hubble del equipo confirmaron también que Upsilon Andromedae formaba parte de un sistema binario. La compañera es una enana roja menos masiva y mucho más tenue que el Sol.
"No tenemos idea de cuál es su órbita", dijo Benedict. "Podría ser muy excéntrica. Tal vez se acerque de vez en cuando. Quizá tarde 10.000 años". Un paso tan cerca de la estrella secundaria podría perturbar gravitacionalmente las órbitas de los planetas.
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