Escuche la extraña música del distante sistema planetario TOI-178


La animación de arriba representa las órbitas y movimientos de los planetas en el sistema estelar TOI-178. Todos menos uno de estos seis exoplanetas, uno encerrado en rarasórbitas de resonancia. Esta estrella mide aproximadamente 200años luzlejos. A medida que los planetas orbitan alrededor de la estrella, crean patrones que se repiten rítmicamente, con algunos planetas alineándose cada pocas órbitas. La Agencia Espacial Europea, que anunció el nuevo hallazgo hoy (25 de enero de 2021), dijo que los planetas fueron encontrados en datos recopilados por su observador de planetas Cheops, un telescopio en el espacio. Su liberación dijo que el hallazgo:

… Desafía las teorías actuales sobre la formación de planetas.


Los resultados fueronpublicadohoy (25 de enero de 2021) en la revistaAstronomía y Astrofísica.

En la animación del artista de arriba, que es a través delObservatorio Europeo Austral- el movimiento rítmico de los planetas alrededor de su estrella central está representado por una armonía musical:

... creado atribuyendo una nota (en elescala pentatónica) a cada uno de los planetas. Esta nota se reproduce cuando un planeta completa una órbita completa o media órbita; cuando los planetas se alinean en estos puntos de sus órbitas, suenan en resonancia.

Entonces, cinco de los mundos del sistema TOI-178 crean una especie de música de las esferas. Mientras tanto, dijo la ESA, los planetas tienen composiciones muy diferentes entre sí.




Infografía que muestra las órbitas y densidades de los planetas en el sistema TOI-178.

Este gráfico es una representación del sistema planetario TOI-178, según reveló el observador de exoplanetas de la ESA, Cheops. El sistema consta de 6 exoplanetas, 5 de los cuales están atrapados en una rara danza rítmica mientras orbitan su estrella central. Los 2 planetas interiores tienen densidades terrestres (como la Tierra) y los 4 planetas exteriores son gaseosos (con densidades como Neptuno y Júpiter). Los 5 planetas exteriores siguen una danza rítmica mientras se mueven en sus órbitas. Imagen víaESA.

Estos planetas distantes no son los únicos objetos en el espacio que se sabe que siguen órbitas de resonancia. Tres de las lunas de Júpiter, Io, Europa y Ganímedes, hacen algo similar. Por cada órbita de Europa, Ganímedes completa dos órbitas e Io completa cuatro. Los astrónomos dirían que este es un patrón 4: 2: 1. ESA explicó:

En el sistema TOI-178, el movimiento resonante es mucho más complejo ya que involucra cinco planetas, siguiendo un patrón 18: 9: 6: 4: 3. Mientras que el segundo planeta desde la estrella (el primero en el patrón) completa 18 órbitas, el tercer planeta desde la estrella (segundo en el patrón) completa nueve órbitas, y así sucesivamente.

Animación de tres pequeños puntos que rodean un punto central, que muestra las órbitas de resonancia de 3 de las lunas de Júpiter.

Tres de las lunas galileanas de Júpiter exhiben una resonancia de 3 cuerpos. Las conjunciones se resaltan mediante breves cambios de color. Hay dos conjunciones Io-Europa (verde) y tres conjunciones Io-Ganímedes (gris) para cada conjunción Europa-Ganímedes (magenta). Este diagrama, no a escala, es a través deWikimedia Commons.


AstrofísicoAdrien Leleude la Universidad de Berna, la Universidad de Ginebra y el Centro Nacional de Competencia en Research PlanetS dirigieron la investigación. Su equipo encontró las relaciones entre cinco de los seis planetas que orbitan alrededor de la estrella TOI-178. Leleu dijo:

Este resultado nos sorprendió, ya que las observaciones anteriores con el Satélite de reconocimiento de exoplanetas en tránsito (TESS) de la NASA apuntaban hacia un sistema de tres planetas, con dos planetas orbitando muy juntos. Por lo tanto, observamos el sistema con instrumentos adicionales, como el espectrógrafo terrestre ESPRESSO en el Observatorio Paranal del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile, pero los resultados no fueron concluyentes.

Cuando Leleu y sus colegas propusieron por primera vez investigar el sistema más de cerca, no estaban seguros de lo que encontrarían. Leleu dijo:

Después de analizar los datos de 11 días de observación del sistema con CHEOPS, parecía que había más planetas de los que habíamos pensado inicialmente.


El equipo había identificado al menos cinco planetas. Decidieron invertir otro día de precioso tiempo de observación en el sistema para confirmar. Descubrieron que de hecho había cinco planetas presentes con períodos orbitales de alrededor de 2, 3, 6, 10 y 20 días respectivamente.

Si bien un sistema con cinco planetas hubiera sido un hallazgo bastante notable en sí mismo, Leleu y sus colegas notaron que podría haber más en la historia: el sistema parecía estar en armonía. Leleu explicó:

Nuestra teoría implicaba que podría haber un planeta adicional en esta armonía; sin embargo, su período orbital debía ser de casi 15 días.

Un hombre joven y limpio.

Adrien Leleu delCentro de espacio y habitabilidad(Universidad de Berna, Universidad de Ginebra y Centro Nacional de Competencia en Planetas de Investigación). Imagen a través de la Universidad de Berna.

Para comprobar si su teoría era de hecho cierta, el equipo programó otra observación más con CHEOPS, en el momento exacto en que pasaría este planeta perdido, si existiera. Pero entonces, un accidente amenazó con cancelar sus planes. CoautorYann Aliberten la Universidad de Berna comentó:

Justo antes del momento de la observación, un pedazo de basura espacial amenazó con chocar con el satélite CHEOPS.

Por tanto, el centro de control de la Agencia Espacial Europea (ESA) inició una evasiva
maniobra del satélite y todas las observaciones fueron interrumpidas. Otro coautor,Nathan Harade la Universidad de Ginebra, dijo:

Pero para nuestro gran alivio, esta maniobra se realizó de manera muy eficiente y el satélite pudo reanudar las observaciones justo a tiempo para capturar el misterioso planeta que pasaba. Unos días más tarde, los datos indicaron claramente la presencia del planeta adicional y, por lo tanto, confirmaron que de hecho había seis planetas en el sistema TOI-178.

Con eso vino otra sorpresa: en comparación con la forma armónica y ordenada en que los planetas orbitan alrededor de su estrella, sus densidades parecen ser una mezcla salvaje. Científico del proyecto de la ESAKate Isaakdijo:

Es la primera vez que observamos algo así. En los pocos sistemas que conocemos con tal armonía, la densidad de los planetas disminuye constantemente a medida que nos alejamos de la estrella. En el sistema TOI-178, un planeta terrestre denso como la Tierra parece estar justo al lado de un planeta muy esponjoso con la mitad de la densidad de Neptuno seguido de uno muy similar a Neptuno.

Adrien Leleu concluyó:

Por lo tanto, el sistema resultó ser uno que desafía nuestra comprensión de la formación y evolución de los sistemas planetarios.

Planeta creciente visto desde el espacio con planetas más pequeños más cercanos a una estrella distante.

Concepto artístico del sistema TOI-178 con el planeta en primer plano orbitando más distante alrededor de la estrella. Imagen víaESO.

Planetas cerca de una estrella rojiza.

El concepto del sistema de otro artista.

En pocas palabras: ahora se sabe que el sistema estelar TOI-178 tiene 6 exoplanetas, con todos menos uno bloqueados en órbitas de resonancia raras. A medida que los planetas orbitan alrededor de la estrella, crean patrones que se repiten rítmicamente, con algunos planetas alineándose cada pocas órbitas. La Agencia Espacial Europea anunció el hallazgo el 25 de enero de 2021. Dijo que los planetas fueron encontrados en datos recopilados por su telescopio cazador de planetas en órbita CHEOPS.

Fuente: Seis planetas en tránsito y una cadena de resonancias de Laplace en TOI-178

A través de la Universidad de Berna

Via ESA