Desxifren un sistema d'exoplanetes rar que "no ha canviat en mil milions d'anys"

BarcelonaFins ara, astrònoms i astrofísics han descobert més de 5.000 planetes que giren entorn d'una estrella diferent del Sol, els anomenats exoplanetes. Durant anys, però, n'hi ha hagut un que ha desconcertat els investigadors. Es tracta d'un misteriós conjunt de sis exoplanetes que tenen mides que oscil·len entre el radi de Neptú (24.622 km) i el de la Terra (6.371 km) i que s'ha confirmat que orbiten al voltant d'una estrella brillant, la HD 110067. Segons ha publicat aquest dimecres la revista Nature Communications, aquest astre es troba a la constel·lació de Coma Berenices (o de la Cabellera de Berenice), a uns 100 anys llum de distància, i es manté impertorbable: és a dir, la seva arquitectura pràcticament no s'ha modificat des que es va formar.

"Aquesta troballa ens mostra la configuració prístina d'un sistema planetari que ha sobreviscut gairebé sense alteracions", afirma l'autor principal d'aquest estudi observacional, l'astrofísic de la Universitat de Chicago Rafael Luque. Els planetes subneptuns es troben en òrbites properes al voltant de més de la meitat de totes les estrelles semblants al Sol, però els detalls de la seva composició, formació i evolució encara no es coneixen del tot.

El satèl·lit d'enquesta d'exoplanetes en trànsit (TESS) de la NASA va revelar, entre el 2020 i el 2022, diverses caigudes en la brillantor de l'estrella HD 110067 que indicarien que hi havia planetes passant per davant de la seva superfície (planetes en trànsit). De fet, fins ara aquesta estrella, que té una massa i un radi d'aproximadament el 80% dels del Sol i és visible des de l'hemisferi nord de la Terra, és la més brillant que s'ha trobat amb més de quatre exoplanetes en trànsit, assenyalen els autors.

El 2020, una anàlisi preliminar va revelar dos possibles planetes, un amb un període orbital –el temps que es necessita per completar una òrbita al voltant de l'estrella– de 5,642 dies i l'altre amb un període que encara no s'ha pogut determinar. Dos anys després, Luque i els seus col·legues van decidir "pescar senyals" entre tots els períodes potencials que podrien tenir aquells planetes.

Mitjançant les observacions addicionals del satèl·lit ExOPlanet de l'observatori CHaracterising ExOPlanets Satellite (Cheops), de l'Agència Espacial Europea, els investigadors van confirmar l'existència d'un tercer planeta que formaria part d'aquest sistema i es van adonar que havien trobat la clau per desxifrar el conjunt, ja que van veure que els tres planetes estaven en una ressonància orbital. Això vol dir que els exoplanetes exerceixen forces regulars entre si mentre orbiten.

De la predicció del temps que el planeta més interior i el més exterior triguen a orbitar –de 9 a 54 dies, respectivament–, els autors van concloure que el sistema compta amb un total de sis exoplanetes. "Cheops ens va donar aquesta configuració ressonant que ens va permetre predir tots els altres períodes. Sense aquesta detecció hauria sigut impossible”, explica Luque. Els sistemes de ressonància orbital són extremadament importants perquè expliquen als astrònoms la formació i l'evolució posterior del sistema planetari. "I aquest descobriment és especialment valuós perquè la configuració orbital dels planetes mostra que aquest sistema no ha canviat gaire des de la seva formació, fa més de mil milions d'anys", afirma l'informe.

Atmosferes riques en hidrogen

En un comunicat, l'Agència Espacial Europea assenyala que els planetes al voltant de les estrelles tendeixen a formar-se en ressonància, però es poden pertorbar fàcilment. Per exemple, en un planeta molt massiu una trobada pròxima amb una estrella que passa o un esdeveniment d'impacte gegant poden interrompre l'equilibri acurat. De fet, els sistemes amb múltiples planetes que conserven la seva ressonància són poc comuns. "Pensem que només un 1% de tots els sistemes es mantenen en ressonància", afegeix l'astrofísic.

Segons l'estudi, la configuració actual de les òrbites planetàries a la HD 110067 descarta qualsevol esdeveniment violent al llarg dels milers de milions d'anys d'història, cosa que la converteix en "un rar fòssil" per estudiar els mecanismes de migració i les propietats del seu disc circumestel·lar al voltant d'un entorn verge.

L'estudi també ha permès calcular els detalls de les òrbites, les masses i les densitats dels exoplanetes. En concret, els autors han pogut determinar que la massa dels planetes i les seves densitats són relativament baixes, cosa que significaria que les atmosferes són grans i riques en hidrogen. Des del punt de vista acadèmic, els sis exoplanetes es converteixen en candidats ideals per estudiar la composició de les seves atmosferes mitjançant el telescopi espacial James Webb i els futurs telescopis europeus Ariel i Plató.

"Cheops està fent descobriments excepcionals: dels únics tres sistemes ressonants de sis planetes coneguts, aquest és el segon que ha trobat en només tres anys", afirma el científic del projecte de l'Agència Europea Espacial Maximilian Günther. Els investigadors creuen que poden existir més planetes a dins o més enllà de la zona temperada, tot i que aquesta possibilitat encara no s'ha confirmat.