Los planetas alrededor de otras estrellas son como las arvejas en su vaina

El sistema planetario Kepler-11 es uno de los sistemas de múltiples planetas estudiados por la Dra. Weiss y sus colegas. Crédito: NASA / T. Pyle.

Montreal, QC – Un equipo de investigación internacional dirigido por la Astrofísica Lauren Weiss del Instituto para la Investigación de Exoplanetas (iREx) ha descubierto que los exoplanetas que orbitan la misma estrella tienden a tener tamaños similares y un espaciado orbital regular. Este patrón, revelado por las observaciones del Observatorio WM Keck de los sistemas planetarios descubiertos por el Telescopio Kepler, podría sugerir que la mayoría de los sistemas planetarios tienen una historia de formación diferente a la del Sistema Solar.

Un equipo de investigación internacional dirigido por la Astrofísica de la Universidad de Montreal Lauren Weiss descubrió que los exoplanetas que orbitan una misma estrella tienden a tener tamaños similares y un espaciado orbital regular.

Este patrón, revelado por las nuevas observaciones del Observatorio WM Keck de los sistemas planetarios descubiertos por el Telescopio Kepler, podría sugerir que la mayoría de los sistemas planetarios tienen una historia de formación diferente a la de nuestro Sistema Solar.

Gracias en gran parte al Telescopio Kepler de la NASA, lanzado en 2009, ahora se conocen muchos miles de exoplanetas. Esta gran muestra permite a los investigadores no solo estudiar sistemas individuales, sino también extraer conclusiones sobre los sistemas planetarios en general.

La Astrofísica de la Universidad de Montreal Lauren Weiss visitando el Observatorio Keck, donde realiza observaciones de los sistemas planetarios descubiertos por el Telescopio Kepler. Crédito: Lauren Weiss.

La Dra. Weiss es parte del equipo “California Kepler Survey”, que utilizó el Observatorio Keck en Maunakea, Hawaii, para obtener espectros de alta resolución de 1305 estrellas que albergan 2025 planetas en tránsito descubiertos originalmente por Kepler. A partir de estos espectros, midieron los tamaños precisos de las estrellas y sus planetas.

En este nuevo análisis dirigido por Weiss y publicado en The Astronomical Journal , el equipo se centró en 909 planetas pertenecientes a 355 sistemas de múltiples planetas. Estos planetas se encuentran principalmente  entre 1,000 y 4,000 años luz de distancia de la Tierra.

Usando un análisis estadístico, el equipo encontró dos patrones sorprendentes. Descubrieron que los exoplanetas tienden a ser del mismo tamaño que sus vecinos. Si un planeta es pequeño, es probable que el próximo planeta alrededor de la misma estrella también sea pequeño, y si un planeta es grande, el próximo es probable que sea grande. También encontraron que los planetas que orbitan alrededor de la misma estrella tienden a tener un espaciado orbital regular.

Los planetas en un sistema parecen ser como las arvejas en su vaina: de tamaños similares y regularmente espaciados. Crédito imagen: Revista Salud 180.

“Los planetas en un sistema tienden a ser del mismo tamaño y espaciados regularmente, como las arvejas en su cápsula. Estos patrones no ocurrirían si los tamaños de los planetas o el espaciado ocurriesen al azar “, explica Weiss.

Este descubrimiento tiene implicaciones sobre cómo se forman la mayoría de los sistemas planetarios. En la teoría clásica de formación de planetas, los planetas se forman en el disco protoplanetario que rodea a una estrella recién formada. Los planetas podrían formarse en configuraciones compactas con tamaños similares y un espaciamiento orbital regular, de manera similar al patrón recientemente observado en los sistemas exoplanetarios.

Sin embargo, en nuestro Sistema Solar, los planetas interiores tienen espaciamientos sorprendentemente grandes y tamaños diversos. La abundante evidencia en el Sistema Solar sugiere que Júpiter y Saturno interrumpieron la estructura inicial de nuestro sistema, dando como resultado los cuatro planetas terrestres ampliamente espaciados que tenemos hoy. El hecho de que los planetas en la mayoría de los sistemas tienen un tamaño similar y están espaciados regularmente sugiere que tal vez en su mayoría no han sido perturbados  desde su formación.

Para probar esa hipótesis, Weiss está realizando un nuevo estudio en el Observatorio Keck para buscar análogos de Júpiter alrededor de los sistemas de múltiples planetas de Kepler. Los sistemas planetarios estudiados por Weiss y su equipo tienen planetas múltiples muy cerca de su estrella. Debido a la duración limitada de la Misión Kepler, se sabe poco sobre qué tipo de planetas existen, si los hay, a distancias orbitales más grandes alrededor de estos sistemas. Esperan probar cómo la presencia o ausencia de planetas parecidos a Júpiter a grandes distancias orbitales se relaciona con patrones en los sistemas planetarios internos.

Independientemente de sus poblaciones externas, la similitud de los planetas en las regiones internas de los sistemas extrasolares requiere una explicación. Si se puede identificar el factor decisivo para los tamaños de los planetas, podría ayudar a determinar qué estrellas tienen planetas terrestres que son aptos para la vida.

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Más información

El artículo ” The California-Kepler Survey V. Peas in a Pod: “The California-Kepler Survey V. Peas in a Pod: Planets in a Kepler Multi-planet System are Similar in Size and Regularly Spaced ” se publica en The Astronomical Journal . Fue financiado por la Fundación de la Familia Trottier. Además de Lauren M. Weiss (Instituto de Investigación de Exoplanetas iREx, Universidad de Montreal), el equipo incluye a Benjamin J. Fulton (Caltech, Universidad de Hawai), Erik A. Petigura (Caltech), Andrew W. Howard (Caltech), Howard Isaacson (UC Berkeley) , Geoffrey W. Marcy (UC Berkeley), Phillip A. Cargile (Harvard), Leslie Hebb (Hobart y William Smith Colleges), Timothy D. Morton (Princeton), Evan Sinukoff (Universidad de Hawai, Caltech), Ian JM Crossfield ( Universidad de California, Santa Cruz) y Lea A. Hirsch (Caltech).

El Instituto de investigación de exoplanetas (iREx) de la Universidad de Montreal reúne a los principales investigadores y estudiantes para beneficiarse lo más posible de los principales proyectos de observación actuales y futuros, con el objetivo final de encontrar la vida en otro lugar. El Instituto está dedicado a explorar nuevos mundos y buscar la vida en otros planetas.

Algunos de los datos presentados en este documento se obtuvieron en WM Keck Observatory, que es una organización privada 501 (c) 3 sin fines de lucro operada como una asociación científica entre el Instituto de Tecnología de California, la Universidad de California y la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio . El Observatorio fue posible gracias al generoso apoyo financiero de WM Keck Foundation.

Los autores desean reconocer y agradecer el importante papel cultural y la veneración que la cumbre de Maunakea siempre ha tenido dentro de la comunidad indígena hawaiana. Somos muy afortunados de tener la oportunidad de realizar observaciones desde esta montaña.

Ames maneja las misiones Kepler y K2 para la Dirección de Misión Científica de la NASA. El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, gestionó el desarrollo de la misión Kepler. Ball Aerospace & Technologies Corp. opera el sistema de vuelo con el apoyo del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado en Boulder.

Fuente e información adicional

Lauren Weiss
Instituto de investigación sobre exoplanetas iREx, Université de Montréal lauren@astro.umontreal.ca 

Artículo publicado por  Marie-Eve Naud para el Instituto para la Investigación de Exoplanetas iREx, Université de Montréal. 9 de Enero de 2018.

Acerca del “WM Keck Observatory”

Los telescopios del Observatorio WM Keck se encuentran entre los científicamente más productivos de la Tierra. Los dos telescopios ópticos / infrarrojos de 10 metros en la cima de Maunakea en la isla de Hawai cuentan con un conjunto de instrumentos avanzados que incluyen generadores de imágenes, espectrógrafos multiobjetos, espectrógrafos de alta resolución, espectrómetros de campo integral y estrella de guía láser líder en el mundo en sistemas ópticos adaptativos.

Material relacionado:

Una selección de recursos sobre exoplanetas y la Misión Kepler y K2, y sus hallazgos  se encuentra en el apartado “Material relacionado” del artículo:

• Descubren una nueva rama en el árbol de la familia de los exoplanetas conocidos. AAA. 20 de Junio de 2017.

El lector encontrará toda la información sobre los Discos Protoplanetarios (sitios, artículos, libros, videos de Conferencias y Charlas Públicas) en el apartado “Material relacionado” del artículo:

• Aficionados colaborando en un proyecto de la NASA, encontraron un disco protoplanetario de mucho más edad de lo habitual. AAA. 21 de Octubre, 2016.

Entre los sistemas planetarios descubiertos, aquellos que tienen 7 u 8 planetas son la excepción, no la regla. El siguiente artículo trata el tema y discute la rareza de nuestro Sistema Solar: 

• Con el uso de Inteligencia Artificial (IA) se ha encontrado un sistema de 8 planetas como el nuestro en los datos de Kepler. AAA. 14 deDiciembre, 2017.

Un artículo sobre el reciente hallazgo de un sistema planetario de 5 planetas:

• Científicos ciudadanos (aficionados) descubren sistema de cinco planetas. AAA. 13 de Enero, 2018.