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    La planitud orbital de los sistemas planetarios.

    La concepción de un artista de los siete planetas del sistema TRAPPIST-1 que orbitan la estrella en un plano excepcionalmente plano. Los astrónomos han utilizado la extrema planitud del sistema para limitar las propiedades y la evolución del disco protoplanetario. Crédito:NASA / JPL-Caltech / R. Herir, IPAC

    Todos los planetas del sistema solar orbitan alrededor del Sol más o menos en un plano. Comparado con la órbita de la Tierra, que define el plano a cero grados, la órbita con el ángulo más grande es la de Mercurio, cuya inclinación es de 7 grados (el ángulo de la órbita del planeta enano Plutón es de 17,2 grados). Las características orbitales de los planetas evolucionan a medida que se disipa el disco protoplanetario de gas y polvo, y cuando los propios planetas jóvenes migran en el disco en respuesta a sus influencias gravitacionales mutuas y a los efectos del material en el disco. Los astrónomos reconocen, por tanto, que la apariencia orbital de un sistema planetario refleja su historia evolutiva.

    El sistema planetario TRAPPIST-1 consta de siete planetas del tamaño de la Tierra que orbitan una estrella pequeña (una masa de solo 0,09 masas solares) a unos cuarenta años luz del Sol. Primero detectado por los telescopios TRAPPIST, observaciones de seguimiento con la cámara IRAC en Spitzer y la misión K2, entre otros, A estas alturas, he determinado las masas planetarias con precisiones entre el 5 y el 12% y refinado otras propiedades del sistema. Notablemente, el sistema es, con mucho, el más plano conocido:su inclinación orbital es de solo 0,072 grados. Esta extrema planitud es potencialmente una limitación muy importante para la formación y evolución del sistema. El sistema también es muy compacto con el más distante de sus siete planetas orbitando solo .06 unidades astronómicas de la estrella (en nuestro sistema solar, Mercurio orbita más de cinco veces más lejos). En una configuración tan compacta, las atracciones gravitacionales mutuas de los planetas serán influencias particularmente importantes en detalles como las inclinaciones orbitales.

    Los astrónomos de CfA Matthew Heising, Dimitar Sasselov, Lars Hernquist, y Ana Luisa Tió Humphrey utilizaron la simulación por computadora en 3D del disco gaseoso y los planetas para estudiar una variedad de posibles modelos de formación, incluidos varios que se habían sugerido en estudios anteriores. Sabiendo que el disco protoestelar gaseoso influye en las propiedades de migración de los planetas, los científicos también estaban particularmente interesados ​​en explorar cuál podría haber sido la masa mínima del disco para el sistema TRAPPIST-1. Adaptaron el código informático AREPO, que se ha utilizado con éxito en el pasado principalmente para simulaciones cosmológicas.

    Los astrónomos concluyen que, de acuerdo con algunas especulaciones anteriores, los siete planetas probablemente se formaron secuencialmente, cada uno inicialmente a una distancia de la estrella donde la temperatura desciende lo suficiente como para que el agua se congele, y luego migra hacia adentro, acrecentando lentamente en el camino y deteniéndose cuando su órbita es influenciada por la presencia de otros planetas apropiadamente. Solo se requiere una pequeña masa de disco, aproximadamente .04 masas solares, con los modelos también abordando la distribución de material dentro del disco, y además, los astrónomos pueden excluir masas de discos más de unas quince veces este valor. El nuevo trabajo demuestra cómo se pueden utilizar simulaciones de sistemas planetarios para inferir detalles notables sobre cómo se formaron y evolucionaron.


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