Casi visible a simple vista en la constelación de Draco, la estrella HD 158259 ha sido observada durante los últimos siete años por astrónomos utilizando el espectrógrafo SOPHIE. Este instrumento, instalado en el Observatorio de la Alta Provenza en el sur de Francia, adquirió 300 medidas de la estrella. El análisis de los datos realizado por un equipo internacional liderado por investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE), ha resultado en el descubrimiento de que HD 158259 tiene seis compañeros planetarios:una "super-Tierra" y cinco "mini-Neptunes". Estos planetas muestran un espaciado excepcionalmente regular, lo que sugiere cómo se pudo haber formado el sistema. Este estudio, publicado en la revista Astronomía y Astrofísica , también incluye observaciones del telescopio espacial TESS de la estrella, que revelan la densidad del planeta más interno.

Las mediciones de SOPHIE de HD 158259 permiten medir la velocidad radial de la estrella con gran precisión, es decir, su velocidad de la estrella en la dirección de la línea de visión. Es el mismo tipo de medición que llevó al descubrimiento de 51 Peg b por los ganadores del Premio Nobel de 2019 Michel Mayor y Didier Queloz en 1995. Además, la detección de 51 Peg by de los seis planetas de HD 158259 se realizó utilizando el mismo telescopio.

Revelar un sistema con planetas tan pequeños no habría sido factible en 1995, ni en la instalación de SOPHIE en 2006. "El descubrimiento de este sistema excepcional ha sido posible gracias a la adquisición de un gran número de mediciones, así como una mejora espectacular del instrumento y de nuestras técnicas de procesamiento de señales, "dice François Bouchy, profesor del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y coordinador del programa de observación. "Este es un gran trabajo y muestra el importante papel que desempeñan los telescopios más pequeños en la promoción de los avances de la astronomía a través de investigaciones de alta calidad utilizando antiguos, pero observatorios bien financiados, "añade Paul A. Wilson, investigador de la Universidad de Warwick y coautor del estudio.

Las observaciones de SOPHIE mostraron que el planeta más cercano a HD 158259 y los cinco planetas exteriores presentan masas de dos y seis veces la de la Tierra, respectivamente. Se ha descubierto que el sistema es compacto, en el sentido de que la distancia del planeta más exterior a su estrella es 2,6 veces menor que la distancia entre Mercurio y el Sol. Es más, El telescopio espacial TESS de la NASA observó una disminución del brillo de la estrella a medida que el planeta más interno transitaba entre el observador y la estrella. "Las mediciones de TESS apoyan fuertemente la detección del planeta y nos permiten estimar su radio, que aporta información muy valiosa sobre la estructura interna del planeta, "dice Isabelle Boisse, investigador del Laboratorio de Astrofísica de Marsella y coautor del estudio.

Planetas en ritmo

Se conocen cientos de sistemas multiplanetarios, pero solo una docena contiene seis planetas o más. La presencia de seis planetas orbitando HD 158259 hace que este sistema sea notable, pero su característica más interesante es su regularidad. En efecto, la relación de períodos de dos planetas subsiguientes es cercana a 3:2. Esto significa que cuando el primer planeta, el más cercano a la estrella, completa tres órbitas, el segundo completa alrededor de dos. Mientras este segundo planeta completa tres órbitas, el tercero completa alrededor de dos, etcétera.

Esta situación se comprende mejor en el marco general de "resonancia, "que juega un papel clave en la arquitectura de los sistemas planetarios. Se dice que varios planetas están en resonancia cuando se encuentran en la misma configuración periódicamente después de completar un número potencialmente diferente de órbitas". Esto es comparable a varios músicos que tocan ritmos distintos, sin embargo, que golpean al mismo tiempo al comienzo de cada compás, "dice Nathan C. Hara, investigador del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE, miembro del instituto PlanetS y primer autor del estudio. Los planetas también pueden estar cerca de la resonancia, pero no exactamente dentro. Este es el caso de los planetas de HD 158259.

Inferir la historia del sistema

¿Por qué es interesante este sistema? Uno de los objetivos del estudio de los sistemas planetarios es comprender su formación. Sobre este tema, todavía se debaten varias cuestiones. En particular:¿se forman los planetas cerca de su posición final en el sistema, ¿O se mueven a través del sistema después de haberse formado? Este último escenario, llamada migración planetaria, parece explicar la formación de los seis planetas de HD 158259. "Varios sistemas compactos con varios planetas en, o cerca de resonancias se conocen, como TRAPPIST-1 o Kepler-80. Se cree que estos sistemas se forman lejos de la estrella antes de migrar hacia ella. En este escenario, las resonancias juegan un papel crucial, "dice Stephane Udry, profesor del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE.

En el sistema HD 15829, cuando un planeta completa tres órbitas, su vecino exterior más cercano completa alrededor de dos. "Aquí, 'sobre' es importante. Además de la ubicuidad de la relación de períodos 3:2, esto constituye la originalidad del sistema, "dice Nathan Hara. Los planetas están cerca de la resonancia, pero no exactamente dentro. Esto sugiere que los planetas solían estar atrapados en resonancia en el pasado, migrado sincrónicamente, luego se alejó de la resonancia. "Es más, la desviación actual de las relaciones de período de 3:2 contiene una gran cantidad de información. Con estos valores por un lado, y modelos de efecto de marea, por otro lado, podríamos restringir la estructura interna de los planetas en un estudio futuro. En resumen, el estado actual del sistema nos da una ventana sobre su formación, "concluye el Hara.