Astrónomos de la Universidad Nicolás Copérnico de Torun han descubierto un nuevo planeta en la constelación de la Osa Mayor. Tiene una masa hasta 11 veces mayor que la de Júpiter, orbita su estrella en 14 años y su temperatura no supera los 100 grados centígrados bajo cero.
Los científicos describieron el hallazgo cósmico en la revista Astronomy & Astrophysics.
Una estrella discreta con un planeta masivo
Los astrónomos se encuentran ante un exoplaneta extremadamente masivo, con hasta 11 veces la masa de Júpiter, el planeta más grande de nuestro sistema solar. Orbita su estrella madre en 14 años y se encuentra a seis unidades astronómicas de ella.
«No podemos ver un planeta, pero podemos localizar la estrella alrededor de la cual orbita con un telescopio pequeño de apenas 10 cm. Los parámetros físicos de la estrella son similares a los del Sol. Los datos indican que es un 20 por ciento más masiva y el doble de grande que el Sol. Curiosamente, ya ha completado la etapa de evolución en la que se encuentra el Sol actualmente; tiene un patio trasero de 5.000 millones de años a sus espaldas. Por lo tanto, podemos estimar que esta es también la edad de todo el sistema planetario», explica el Dr. Habil.
Gracjan Maciejewski, profesor de la NCU, líder del grupo de investigación del Instituto de Astronomía de la NCU, dice: «Está situada en el lado norte del cielo en la constelación de la Osa Mayor y lleva la designación HD 118203, porque fue la primera vez que se incluyó en el catálogo estelar de Henry Draper con este número. El telescopio utilizado para realizar las observaciones para este catálogo hace más de un siglo se encuentra ahora en nuestro observatorio en Piwnice, cerca de Torun».
El telescopio Draper
El telescopio Draper es uno de los primeros astrógrafos del mundo, o registradores fotográficos de fenómenos de la esfera celeste. Fue construido en 1891 como un «monumento» al físico espectroscópico estadounidense Henry Draper, fallecido prematuramente, con quien su esposa Anna Maria apoyó el ambicioso programa del Observatorio de Harvard, dirigido por Edward C. Pickering, para desarrollar un catálogo de brillos fotográficos y fotovisuales de estrellas y su clasificación espectral.
Con este telescopio en Cambridge se tomaron más de 60.000 imágenes fotométricas y espectrales del cielo, y contribuyó tanto a la intención de Pickering que el inventario compilado que contiene casi un cuarto de millón de estrellas se denominó catálogo Henry Draper. Las designaciones de estrellas «HD» todavía se utilizan hoy en día y son familiares para todos los astrónomos del mundo.
¿Cómo llegó el astrógrafo de Draper a Piwnice? En otoño de 1947 se inició la construcción del primer pabellón del Observatorio Astronómico de la NCU, con una cúpula giratoria de cinco metros de diámetro. Dos años más tarde, se instaló allí un astrógrafo enviado desde Cambridge y, tras las adaptaciones necesarias, se inició el trabajo de observación regular.
En la actualidad, este interesante monumento, único en el mundo, se ha convertido en una atracción para los visitantes del Instituto de Astronomía de la NCU en Piwnice.
La paciencia tiene su recompensa
Desde hace casi 20 años, los astrónomos saben que la estrella HD 118203 orbita alrededor de un planeta bastante masivo. En 2006 se descubrió el primer gigante gaseoso, con una masa de dos masas de Júpiter, que orbitó la estrella en una órbita estrecha en tan solo seis días.
«Sin embargo, las observaciones Doppler indicaron que ese no era el final de la historia, que podría haber otro planeta ahí fuera. Por eso, incluimos inmediatamente este sistema en nuestros programas de observación», dice el profesor Andrzej Niedzielski, coautor del descubrimiento.
«Al principio, en el marco del programa de investigación de exoplanetas de Torun-Pensilvania, realizado en colaboración con el profesor Aleksander Wolszczan, rastreamos el objeto con uno de los instrumentos ópticos más grandes de la Tierra, el telescopio Hobby-Eberly de nueve metros en Texas».
Los resultados fueron tan prometedores que los astrónomos de Torun, junto con colaboradores españoles, continuaron las observaciones de la estrella en las Islas Canarias con el telescopio italiano Galileo, equipado con la mejor instrumentación diseñada para descubrir planetas.
«Sin embargo, ocho años de investigación no han proporcionado una respuesta sobre qué tipo de objeto es», añade el profesor Niedzielski.
Los astrónomos de Torun tardaron otros siete años en obtener pruebas irrefutables de que se trataba de un planeta.
«La paciencia tiene su recompensa», afirma el profesor Maciejewski. «Las nuevas observaciones recogidas en marzo de 2023 resultaron decisivas para determinar los parámetros orbitales del planeta. Además, como un planeta tarda varios años en orbitar su estrella, pudimos combinar nuestras observaciones Doppler con las mediciones astrométricas disponibles para determinar de forma inequívoca su masa. Esto nos permitió construir un modelo completo de este sistema planetario y estudiar su comportamiento dinámico».
Pero antes de eso, era necesario asegurarse de que no hubiera más planetas escondidos en el sistema. La tarea la llevó a cabo la estudiante de astronomía Julia Sierzputowska.
«Analicé las observaciones fotométricas obtenidas con el telescopio espacial Transiting Exoplanet Survey Satellite, que muestran que alrededor de HD 118203 no hay otros planetas con un tamaño dos veces mayor que el de la Tierra y, por lo tanto, no lo suficientemente masivos como para ser relevantes para el estudio de la dinámica del sistema», dice Julia Sierzputowska.
Tándem planetario
Resultó que los astrónomos habían descubierto un sistema planetario jerárquico.
«Se trata de una configuración peculiar en la que un planeta forma un par apretado con su estrella y un segundo planeta orbita alrededor del par en una órbita lo suficientemente amplia como para, por así decirlo, formar otro par con el primero», explica el profesor Krzysztof Goździewski, que realizó estudios numéricos detallados de la dinámica del sistema.
Ambos planetas son masivos y orbitan en órbitas bastante alargadas. A pesar de esto, su influencia gravitatoria mutua no desestabiliza el sistema en una escala de millones de años.
«Hemos demostrado que esto se debe a los efectos que surgen de la teoría general de la relatividad. Si no fuera por estos efectos, los planetas se comportarían como resortes temblorosos, cambiando constantemente la forma de sus órbitas y su orientación en el espacio», añade el profesor Goździewski.
Respuestas cósmicas
Los astrónomos admiten que el conocimiento de la formación y evolución de los sistemas planetarios aún esconde muchas incógnitas fundamentales. Los sistemas jerárquicos como HD 118203, de los que sólo se conocen una docena, permiten investigar hipótesis sobre la formación de planetas masivos.
«Una cuestión interesante es la de las vías de desarrollo de tales configuraciones planetarias», dice el profesor Maciejewski. «Aunque desde nuestro punto de vista (los habitantes del sistema solar) son bastante ‘exóticos’, aprender sobre sistemas con planetas gaseosos masivos parece importante para poder conocer nuestro ‘patio trasero astronómico’ más cercano».
«Nuestro trabajo no termina. Seguimos realizando observaciones y analizando datos; hay posibilidades de realizar más descubrimientos planetarios», dice el profesor Niedzielski. «Es gratificante que logremos involucrar a estudiantes y doctorandos en esta interesante e importante investigación».
Con información de Astronomy & Astrophysics
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