Sistema planetario “descontrolado” ofrece pistas de un perturbador pasado

Comparación Sistema Solar Upsilon AndromedaeSe ha informado del descubrimiento de un sistema planetario “descontrolado”, donde las órbitas de los planetas están en pronunciados ángulos entre sí, por parte de un grupo de astrónomos liderados por Barbara McArthur de la Universidad de Texas en el Observatorio McDonald en Austin.

Este sorprendente hallazgo afectará a las teorías de cómo los sistemas multiplanetarios evolucionan y demuestra que algunos eventos violentos pueden perturbar las órbitas de los planetas después de que se forme el sistema, dicen los investigadores.

“Los hallazgos indican que futuros estudios de sistemas exoplanetarios serán más complicados. Los astrónomos no pueden seguir asumiendo que todos los planetas orbitan a su estrella madre en un mismo plano”, dice McArthur.

McArthur y su equipo usaron datos del Telescopio Espacial Hubble (HST), el Telescopio Gigante Hobby-Eberly, y otros telescopios terrestres combinados con un extensivo modelado para desenterrar una gran cantidad de información sobre el sistema planetario alrededor de la estrella cercana Upsilon Andromedae.

McArthur informó de estos hallazgos en una conferencia de prensa en la 216 reunión de la American Astronomical Society en Miami, junto con su colaborador Fritz Benedict, también del Observatorio McDonald, y el miembro del equipo Rory Barnes de la Universidad de Washington. El trabajo también se publica en el ejemplar del 1 de junio de la revista Astrophysical Journal.

Durante una década, los astrónomos han sabido que tres planetas del tipo Júpiter orbitan la estrella enana amarilla-blanca Upsilon Andromedae. Similar a nuestro Sol, Upsilon Andromedae está a 44 años luz de distancia. Es un poco más joven, algo más masiva y poco más brillante que el Sol.

Combinando tipos de datos fundamentalmente distintos, aunque complementarios, del HST y telescopios terrestres, el equipo de McArthur ha determinado la masa exacta de dos de los tres planetas conocidos, Ups And c y d. Mucho más sorprendente, no obstante, es su hallazgo de que no todos los planetas orbitan a su estrella en el mismo plano. Las órbitas de los planetas c y d están inclinadas 30 grados entre sí. Esta investigación marca la primera vez que se ha medido la “inclinación mutua” de dos planetas que orbitan otra estrella. Y, el equipo ha descubierto que un cuarto planeta, e, orbita a la estrella mucho más lejos.

“Muy probablemente Upsilon Andromedae tuvo el mismo proceso de formación que nuestro sistema solar, aunque pudo haber diferencias al final de la formación que generó esta evolución divergente”, dice McArthur. “La premisa de la evolución planetaria hasta ahora ha sido que los sistemas planetarios se forman en el disco y permanecen relativamente co-planares, como en nuestro sistema, pero ahora hemos medido un ángulo significativo que indica que no siempre éste es el caso”.

Hasta ahora, la creencia convencional había sido que una gran nube de gas colapsa para formar una estrella, y los planetas son un subproducto natural. El material restante forma un disco. En nuestro Sistema Solar, hay un fósil de tan evento de creación dado que los ocho planetas principales orbitan casi en el mismo plano.

Distintos escenarios gravitatorios podrían ser los responsables de las órbitas sorprendentemente inclinadas en Upsilon Andromadae.

“Las posibilidades incluyen interacciones que tienen lugar durante la migración hacia el interior de los planetas, la expulsión de otros planetas del sistema a través de una dispersión planeta-planeta, o una perturbación de la estrella compañera binaria, Upsilon Andromedae B”, señala McArthur.

Barnes, experto en dinámica de sistemas planetarios extrasolares, añade que: “Nuestro análisis dinámico demuestra que la órbita inclinada probablemente es el resultado de la expulsión de un miembro original del sistema planetario. No obstante, no sabemos si la compañera estelar forzó la expulsión, o si el propio sistema planetario se formó de tal forma que algunos planetas originales fueron expulsados. Además, encontramos que la configuración revisada aún está justo en el precipicio de la estabilidad: Los planetas tiran unos de otros con tanta fuerza que casi son capaces de sacarse del sistema”.

Los dos tipos distintos de datos combinados en esta investigación fueron la “astrometría” del Telescopio Espacial Hubble y la “velocidad radial” de los telescopios terrestres.

La astrometría es la medida de las posiciones  movimientos de los cuerpos celestes. El grupo de McArthur usó uno de los Sensores de Guía Fina (FGS) del Telescopio Espacial Hubble para la tarea. El FGS es tan preciso que puede medir la anchura de una moneda en Denver desde un lugar de observación en Miami. Fue esta precisión lo que se usó para rastrear el movimiento de la estrella en el cielo causado por los invisibles planetas que la rodean.

La velocidad radial mide el movimiento de la estrella en el cielo hacia y desde la Tierra. Estas medidas se realizaron a lo largo de 14 años usando telescopios terrestres que incluyen al Observatorio McDonald y otros Observatorios de Lick, Haute-Provence y Whipple. La velocidad radial proporciona una línea base larga como cimientos para las observaciones, las cuales permitieron la más corta pero precisa y completa observación del HST para definir mejor los movimientos orbitales.

El hecho de que el equipo determinara las inclinaciones orbitales de los planetas c y d les permitió calcular la masa exacta de los dos planetas. La nueva información cambió qué planeta era más pesado. Anteriores masas mínimas para los planetas, dadas por estudios de velocidad radial, colocaron una masa mínima para el planeta c en 2 Júpiter y para el d en 4 Júpiter. La nueva y exacta masa encontrada mediante astrometría es de 14 Júpiter para el planeta c y 10 Júpiter para el d.

“Los datos del HST muestran que la velocidad radial no dan la historia completa”, dice Benedict. “El hecho de que los planetas realmente se intercambiaran la masa fue realmente interesante”.

Los 14 años de información de velocidad radial compilados por el equipo descubrieron pistas de que un cuarto planeta de periodo largo puede orbitar más allá de los tres conocidos. Sólo hay indicios de este planeta debido a que está tan lejos que la señal que crea no revela la curvatura de una órbita. Otra pieza que falta en el puzle es la inclinación del planeta más interior b, que requeriría una precisión astrométrica 1000 veces mayor que la de Hubble, un objetivo que la misión Space Interferometry Mission (SIM) podría lograr.

Los datos de Hubble del equipo también confirmaron el estatus de Upsilon Andromedae como una estrella binaria. La compañera es una estrella enana roja menos masiva y mucho más tenue que el Sol.

“No tenemos idea de cuál puede ser su órbita”, dice Benedict. “Podría ser muy excéntrica. Tal vez llega muy cerca de vez en cuando. Puede llevarle 10 000 años”.

Ese paso cercano por la estrella primaria podría perturbar gravitatoriamente la órbita de sus planetas.


Fecha Original: 24 de mayo de 2010
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Comment (1)

  1. Sistema planetario “descontrolado” ofrece pistas de un perturbador pasado…

    Un estudio detallado del sistema planetario de la estella υ andromedae (A 44 años luz) indica, entre otros descubrimientos, que los planos orbitales de sus planetas de 10 y 14 masas solares no son iguales como cabe esperar….

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