En un descubrimiento digno de película, astrónomos de la Universidad Northwestern han obtenido imágenes directas de un exoplaneta similar a Tatooine, que orbita dos soles. Si bien obtener imágenes de un planeta más allá de nuestro sistema solar ya es inusual, encontrar uno que orbite dos soles lo es aún más. Pero este nuevo mundo es aún más excepcional. Abraza a sus estrellas gemelas con más fuerza que cualquier otro planeta en un sistema binario fotografiado directamente. De hecho, está seis veces más cerca de sus soles que otros exoplanetas descubiertos previamente.
El descubrimiento proporciona una visión sin precedentes de cómo los planetas se mueven y se forman alrededor de múltiples estrellas. También ofrece una visión excepcional de cómo las estrellas y los planetas orbitan juntos, lo que permite a los astrofísicos comprobar las teorías de la formación planetaria en sistemas complejos.
El estudio se publica en The Astrophysical Journal Letters. También publicado en la revista Astronomy and Astrophysics, astrónomos europeos de la Universidad de Exeter informan del mismo descubrimiento.
«De los 6.000 exoplanetas que conocemos, solo una pequeña fracción orbita sistemas binarios», afirmó Jason Wang, autor principal del estudio de Northwestern.
«De ellos, solo tenemos una imagen directa de unos pocos, lo que significa que podemos obtener una imagen del sistema binario y del propio planeta. Obtener imágenes tanto del planeta como del sistema binario es interesante porque es el único tipo de sistema planetario donde podemos rastrear simultáneamente la órbita de la estrella binaria y del planeta en el cielo. Nos entusiasma seguir observándolos en el futuro a medida que se mueven, para poder ver cómo se desplazan los tres cuerpos celestes».
Experto en imágenes de exoplanetas, Wang es profesor adjunto de física y astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern. También es miembro del Centro para la Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica (CIERA). Nathalie Jones, becaria de posgrado de la Junta de Visitantes de CIERA en Weinberg y miembro del grupo de investigación de Wang, es la autora principal del estudio.
Un descubrimiento que se ha gestado durante años
El equipo de Northwestern encontró el nuevo exoplaneta oculto entre datos de hace años. Cuando Wang era estudiante de doctorado, ayudó a poner en funcionamiento el Gemini Planet Imager (GPI), un instrumento especializado diseñado para capturar imágenes de mundos distantes bloqueando el intenso resplandor de sus estrellas.
Originalmente operado en el telescopio Gemini Sur en Chile, el GPI utilizaba óptica adaptativa y un coronógrafo para afinar las imágenes de planetas débiles que orbitan estrellas brillantes.
«Realizamos este gran estudio y viajé a Chile varias veces», comentó Wang.
«Durante mi doctorado, dediqué la mayor parte de mi tiempo a buscar planetas. Durante la vida útil del instrumento, observamos más de 500 estrellas y solo encontramos un nuevo planeta. Hubiera sido interesante observar más, pero nos reveló algo sobre la rareza de los exoplanetas».
Casi una década después, Wang le pidió a Jones que revisara los datos. Científicos e ingenieros están actualizando el GPI. El año que viene, se trasladará a Hawái, donde se instalará en el telescopio Gemini Norte, en la cima de Mauna Kea. Cuando el GPI completó su primer capítulo en Chile, Wang decidió que era hora de concluir su búsqueda original.
«No pensé que encontraríamos nuevos planetas», dijo Wang. «Pero pensé que, de todas formas, debíamos hacer la debida diligencia y revisarlo cuidadosamente».
Rastreando un objeto sospechoso
Jones analizó datos del GPI tomados entre 2016 y 2019 y los cruzó con datos del Observatorio W.M. Keck, utilizando el acceso institucional de Northwestern. Entonces, el verano pasado, notó algo sospechoso. Un objeto tenue parecía seguir constantemente el movimiento de una estrella a medida que esta se desplazaba por el cielo.
«Las estrellas no se quedan quietas en una galaxia, se mueven», dijo Wang.
«Buscamos objetos y luego los revisamos para ver si se han movido a otro lugar. Si un planeta está ligado a una estrella, se moverá con ella. A veces, cuando revisamos un ‘planeta’, descubrimos que no se mueve con su estrella. Entonces, sabemos que solo era una estrella que se coló en una foto y pasó por allí. Si ambos se mueven juntos, es señal de que se trata de un planeta en órbita».
«También observamos la luz que emana de un objeto», añadió Jones. Sabemos cómo se ve la luz de una estrella en comparación con la de un planeta. Las comparamos y decidimos que coincidía mejor con lo que esperamos ver de un planeta.
Para sorpresa del equipo, Jones verificó que el objeto sospechoso era un planeta, que GPI capturó en 2016, pero que había pasado desapercibido en análisis anteriores. También este verano, un equipo europeo dirigido por astrónomos de la Universidad de Exeter encontró de forma independiente el mismo planeta en su propio reanálisis de los datos, confirmando el descubrimiento de Jones.
Nacido después de que los dinosaurios caminaran sobre la Tierra.
El planeta confirmado es enorme: seis veces el tamaño de Júpiter. Si bien es más caliente que cualquier planeta de nuestro sistema solar, es relativamente frío en comparación con otros exoplanetas fotografiados directamente. Se encuentra a unos 446 años luz de la Tierra, lo que Wang describe como «no dentro de nuestro vecindario solar local, sino como el pueblo de al lado».
Habiéndose formado hace aproximadamente 13 millones de años, el nuevo exoplaneta también es bastante joven.
«Parece que fue hace mucho tiempo, pero son 50 millones de años después de la extinción de los dinosaurios», dijo Wang. «Es relativamente joven en términos del universo, por lo que aún conserva parte del calor de su formación».
Al equipo también le sorprendió la cercanía del exoplaneta a sus estrellas anfitrionas. Las estrellas giran estrechamente una alrededor de la otra, tardando solo 18 días terrestres en completar una revolución. Sin embargo, el planeta tarda 300 años en orbitarlas. Eso es un poco más de lo que Plutón tarda en orbitar nuestro Sol.
«Tenemos este sistema binario muy estrecho, donde las estrellas giran una alrededor de la otra a gran velocidad», dijo Wang. «Luego está este planeta muy lento, orbitando a su alrededor desde muy lejos».
¿Qué sigue?
Sin embargo, en términos relativos, el planeta está mucho más cerca de sus estrellas que otros exoplanetas vinculados a sistemas binarios, obtenidos directamente por imágenes. Aunque el equipo de Northwestern desconoce cómo se formó este sistema, postula que las estrellas binarias se formaron primero. Luego, el planeta se formó a su alrededor.
«Aún no se sabe con certeza cómo funciona exactamente», afirmó Wang. «Dado que solo hemos detectado unas pocas docenas de planetas como este, aún no disponemos de datos suficientes para reconstruir el panorama».
El equipo planea continuar estudiando el sistema para aprender más sobre su formación y funcionamiento. Jones está redactando propuestas para obtener más datos.
«Solicito más tiempo de observación con telescopio para poder seguir observando este planeta», declaró Jones. «Queremos rastrear el planeta y monitorear su órbita, así como la órbita de las estrellas binarias, para poder aprender más sobre las interacciones entre las estrellas binarias y los planetas».
Este descubrimiento, que demuestra que las sorpresas pueden estar ocultas a simple vista, subraya el valor científico de los datos de archivo de telescopios. Jones también continúa reanalizando los datos de años de antigüedad para ver si astrónomos anteriores pasaron por alto algún otro hallazgo.
«Hay un par de objetos sospechosos», añadió, «pero aún queda por ver qué son exactamente».
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