El exoplaneta de 11 masas de Júpiter llamado HD 106906 b, mostrado en la ilustración de este artista, ocupa una órbita poco probable alrededor de una estrella doble a 336 años luz de distancia. Puede estar ofreciendo pistas sobre algo que podría estar mucho más cerca de casa:un miembro distante hipotético de nuestro sistema solar llamado "Planeta Nueve". Esta es la primera vez que los astrónomos han podido medir el movimiento de un planeta masivo similar a Júpiter que está orbitando muy lejos de sus estrellas anfitrionas y del disco de escombros visible. Crédito:NASA, ESA, y M. Kornmesser (ESA / Hubble)
Un planeta en una órbita poco probable alrededor de una estrella doble a 336 años luz de distancia puede ofrecer una pista de un misterio mucho más cercano a casa:una hipótesis, cuerpo distante en nuestro sistema solar llamado "Planeta Nueve".
Esta es la primera vez que los astrónomos han podido medir el movimiento de un planeta masivo similar a Júpiter que está orbitando muy lejos de sus estrellas anfitrionas y del disco de escombros visible. Este disco es similar a nuestro Cinturón de Kuiper de pequeños, Cuerpos helados más allá de Neptuno. En nuestro propio sistema solar, el supuesto Planeta Nueve también estaría muy lejos del Cinturón de Kuiper en una órbita igualmente extraña. Aunque continúa la búsqueda de un Planeta Nueve, este descubrimiento de exoplanetas es evidencia de que tales órbitas extrañas son posibles.
"Este sistema hace una comparación potencialmente única con nuestro sistema solar, "explicó el autor principal del artículo, Meiji Nguyen de la Universidad de California, Berkeley. "Está muy separado de sus estrellas anfitrionas en una órbita excéntrica y muy desalineada, al igual que la predicción para el Planeta Nueve. Esto plantea la pregunta de cómo se formaron y evolucionaron estos planetas para terminar en su configuración actual ".
El sistema donde reside este gigante gaseoso tiene solo 15 millones de años. Esto sugiere que nuestro Planeta Nueve, si es que existe, podría haberse formado muy temprano en la evolución de nuestro sistema solar de 4.600 millones de años.
Una órbita extrema
El exoplaneta de 11 masas de Júpiter llamado HD 106906 b fue descubierto en 2013 con los Telescopios de Magallanes en el Observatorio Las Campanas en el Desierto de Atacama de Chile. Sin embargo, los astrónomos no sabían nada sobre la órbita del planeta. Esto requería algo que solo el telescopio espacial Hubble podía hacer:recopilar mediciones muy precisas del movimiento del vagabundo durante 14 años con una precisión extraordinaria. El equipo utilizó datos del archivo de Hubble que proporcionaron evidencia de este movimiento.
El exoplaneta reside extremadamente lejos de su par anfitrión de brillantes, estrellas jóvenes:más de 730 veces la distancia entre la Tierra y el Sol, o casi 6.8 mil millones de millas. Esta amplia separación hizo que fuera enormemente difícil determinar los 15, Órbita de 000 años en un lapso de tiempo relativamente corto de observaciones del Hubble. El planeta avanza muy lentamente a lo largo de su órbita, dada la débil atracción gravitacional de sus estrellas madres muy distantes.
El equipo de Hubble se sorprendió al descubrir que el mundo remoto tiene una órbita extrema que está muy desalineada. alargada y externa al disco de escombros que rodea a las estrellas gemelas anfitrionas del exoplaneta. El disco de escombros en sí tiene un aspecto muy inusual, quizás debido al tirón gravitacional del planeta descarriado.
Esta imagen del telescopio espacial Hubble muestra el entorno alrededor de la estrella doble HD 106906. La luz brillante de estas estrellas está enmascarada aquí para permitir que se vean las características más débiles del sistema. El disco circunestelar de las estrellas es asimétrico y distorsionado, quizás debido al tirón gravitacional del planeta descarriado HD 106906 b, que se encuentra en una órbita muy grande y alargada. Crédito:NASA, ESA, M. Nguyen (Universidad de California, Berkeley), R. De Rosa (Observatorio Europeo Austral), y P. Kalas (Universidad de California, Berkeley y el Instituto SETI)
¿Cómo llegó allí?
Entonces, ¿cómo llegó el exoplaneta a una órbita tan distante y extrañamente inclinada? La teoría predominante es que se formó mucho más cerca de sus estrellas, aproximadamente tres veces la distancia que la Tierra está del Sol. Pero el arrastre dentro del disco de gas del sistema hizo que la órbita del planeta decayera, obligándolo a migrar hacia adentro hacia su par estelar. Los efectos gravitacionales de las estrellas gemelas giratorias lo llevaron a una órbita excéntrica que casi lo arrojó fuera del sistema y al vacío del espacio interestelar. Luego, una estrella que pasaba desde fuera del sistema estabilizó la órbita del exoplaneta e impidió que abandonara su sistema de origen.
Utilizando mediciones precisas de distancia y movimiento del satélite de estudio Gaia de la Agencia Espacial Europea, Las estrellas candidatas a pasar fueron identificadas en 2019 por los miembros del equipo Robert De Rosa del Observatorio Europeo Austral en Santiago, Chile, y Paul Kalas de la Universidad de California.
Un disco desordenado
En un estudio publicado en 2015, Kalas dirigió un equipo que encontró evidencia circunstancial del comportamiento del planeta fugitivo:el disco de escombros del sistema es fuertemente asimétrico, en lugar de ser una distribución circular de material en forma de "pastel de pizza". Un lado del disco está truncado con respecto al lado opuesto, y también se perturba verticalmente en lugar de limitarse a un plano estrecho como se ve en el lado opuesto de las estrellas.
"La idea es que cada vez que el planeta se acerque más a la estrella binaria, agita el material en el disco, "explica De Rosa." Así que cada vez que pasa el planeta, trunca el disco y lo empuja hacia arriba por un lado. Este escenario ha sido probado con simulaciones de este sistema con el planeta en una órbita similar; esto fue antes de que supiéramos cuál era la órbita del planeta ".
"Es como llegar al lugar de un accidente automovilístico, y estás intentando reconstruir lo que pasó, "explicó Kalas." ¿Son las estrellas pasajeras las que perturbaron el planeta, ¿Entonces el planeta perturbó el disco? ¿Es el binario del medio lo que primero perturbó al planeta, y luego perturbó el disco? ¿O las estrellas pasajeras perturbaron el planeta y el disco al mismo tiempo? Este es un trabajo de detective de astronomía, reuniendo la evidencia que necesitamos para llegar a algunas historias plausibles sobre lo que sucedió aquí ".
Esta imagen del Telescopio Espacial Hubble muestra una posible órbita (elipse punteada) del exoplaneta HD 106906 b de 11 masas de Júpiter. Este mundo remoto está muy separado de sus estrellas anfitrionas, cuya luz brillante se enmascara aquí para permitir que se vea el planeta. El planeta reside fuera del disco de escombros circunestelar de su sistema, que es similar a nuestro propio Cinturón de Kuiper de pequeños, Cuerpos helados más allá de Neptuno. El disco en sí es asimétrico y distorsionado, quizás debido al tirón gravitacional del planeta descarriado. Otros puntos de luz en la imagen son estrellas de fondo. Crédito:NASA, ESA, M. Nguyen (Universidad de California, Berkeley), R. De Rosa (Observatorio Europeo Austral), y P. Kalas (Universidad de California, Berkeley y el Instituto SETI)
¿Un proxy de Planet Nine?
Este escenario para la extraña órbita de HD 106906 b es similar en algunos aspectos a lo que pudo haber causado que el hipotético Planeta Nueve terminara en los confines de nuestro propio sistema solar. mucho más allá de la órbita de los otros planetas y más allá del Cinturón de Kuiper. El Planeta Nueve podría haberse formado en el sistema solar interior y haber sido expulsado por interacciones con Júpiter. Sin embargo, Júpiter, el proverbial gorila de 800 libras en nuestro sistema solar, muy probablemente habría arrojado al Planeta Nueve más allá de Plutón. Las estrellas pasajeras pueden haber estabilizado la órbita del planeta expulsado al alejar la trayectoria de la órbita de Júpiter y los otros planetas del sistema solar interior.
"Es como si tuviéramos una máquina del tiempo para nuestro propio sistema planetario que se remonta a 4.600 millones de años para ver lo que pudo haber sucedido cuando nuestro joven sistema solar estaba dinámicamente activo y todo estaba siendo empujado y reorganizado, "dijo Kalas.
Hasta la fecha, los astrónomos solo tienen evidencia circunstancial del Planeta Nueve. Han encontrado un grupo de pequeños cuerpos celestes más allá de Neptuno que se mueven en órbitas inusuales en comparación con el resto del sistema solar. Esta configuración, algunos astrónomos dicen, sugiere que estos objetos fueron guiados juntos por la atracción gravitacional de un enorme, planeta invisible. Una teoría alternativa es que no hay un planeta perturbador gigante, but instead the imbalance is due to the combined gravitational influence of multiple, much smaller objects. Another theory is that Planet Nine does not exist at all and the clustering of smaller bodies may be just a statistical anomaly.
A target for the Webb Telescope
Scientists using NASA's upcoming James Webb Space Telescope plan to get data on HD 106906 b to understand the planet in detail. "One question you could ask is:Does the planet have its own debris system around it? Does it capture material every time it goes close to the host stars? And you'd be able to measure that with the thermal infrared data from Webb, " said De Rosa. "Also, in terms of helping to understand the orbit, I think Webb would be useful for helping to confirm our result."
Because Webb is sensitive to smaller, Saturn-mass planets, it may be able to detect other exoplanets that have been ejected from this and other inner planetary systems. "With Webb, we can start to look for planets that are both a little bit older and a little bit fainter, " explained Nguyen. The unique sensitivity and imaging capabilities of Webb will open up new possibilities for detecting and studying these unconventional planets and systems.
The team's findings appear in the December 10, 2020, edición de El diario astronómico .
