Descubren dos planetas que comparten la misma órbita

Astrónomos han descubierto una nube de escombros en el sistema PDS 70, lo que podría indicar dos planetas que comparten la misma órbita. Esto marca la evidencia más sustancial de este fenómeno hasta la fecha, lo que lleva a nuevas investigaciones sobre la existencia y la naturaleza de los troyanos en varios sistemas planetarios.

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Utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), los astrónomos han descubierto un potencial “hermano” de un planeta en el espacio distante. Han detectado una nube de escombros que posiblemente comparte la órbita de este planeta, lo que sugiere que podría ser un nuevo planeta en las etapas de formación o restos de uno previamente formado. Si se corrobora, este hallazgo proporcionaría la evidencia más sólida hasta ahora de dos exoplanetas que comparten la misma órbita.

Esta imagen, tomada con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), muestra el joven sistema planetario PDS 70, ubicado a casi 400 años luz de distancia de la Tierra. El sistema cuenta con una estrella en su centro, alrededor de la cual el planeta PDS 70b está orbitando. En la misma órbita que PDS 70b, los astrónomos han detectado una nube de escombros que podrían ser los bloques de construcción de un nuevo planeta o los restos de uno ya formado. La estructura en forma de anillo que domina la imagen es un disco circunestelar de material, a partir del cual se están formando planetas. De hecho, hay otro planeta en este sistema: PDS 70c, visto a las 3 en punto justo al lado del borde interior del disco. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Balsalobre-Ruza et al.

“Hace dos décadas se predijo en teoría que pares de planetas de masa similar podrían compartir la misma órbita alrededor de su estrella, los llamados planetas troyanos o coorbitales. Por primera vez, hemos encontrado evidencia a favor de esa idea”, dice Olga Balsalobre-Ruza, estudiante del Centro de Astrobiología de Madrid, España, quien dirigió el artículo publicado hoy (19 de julio) en la revista Astronomy & Astrophysics.

Planetas coorbitales y troyanos

Los troyanos son cuerpos rocosos que comparten una órbita con un planeta, una ocurrencia común en nuestro propio Sistema Solar. El ejemplo más notable son los asteroides troyanos de Júpiter, más de 12.000 cuerpos rocosos que comparten la órbita de Júpiter alrededor del Sol. Los astrónomos han sugerido que podrían existir planetas troyanos alrededor de estrellas distintas de nuestro Sol, aunque ha faltado evidencia.

“Los exotroyanos [planetas troyanos fuera del Sistema Solar] han sido hasta ahora como unicornios: se les permite existir por teoría, pero nadie los ha detectado”, dice el coautor Jorge Lillo-Box, investigador principal del Centro de Astrobiología.

Una versión anotada de la imagen de arriba del joven sistema planetario PDS 70. El sistema cuenta con una estrella en su centro, alrededor de la cual orbita el planeta PDS 70b (resaltado con un círculo amarillo sólido). En la misma órbita que PDS 70b, indicada por una elipse amarilla sólida, los astrónomos han detectado una nube de escombros (rodeada por una línea punteada amarilla) que podrían ser los bloques de construcción de un nuevo planeta o los restos de uno ya formado. La estructura en forma de anillo que domina la imagen es un disco circunestelar de material, a partir del cual se están formando planetas. De hecho, hay otro planeta en este sistema: PDS 70c, visto a las 3 en punto justo al lado del borde interior del disco. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Balsalobre-Ruza et al.

El sistema PDS 70 y el papel de ALMA

Ahora, un equipo internacional de científicos utilizó ALMA, un proyecto en el que el Observatorio Europeo Austral (ESO) es socio, para encontrar la evidencia observacional más convincente hasta ahora de la existencia de planetas troyanos. Este descubrimiento tuvo lugar en el sistema PDS 70, una joven estrella que alberga dos planetas similares a Júpiter, PDS 70b y PDS 70c. El equipo analizó las observaciones de archivo de ALMA de este sistema e identificó una nube de escombros en la órbita del PDS 70b donde se prevé que existan troyanos.

Análisis de zonas lagrangianas

Los troyanos ocupan lo que se conoce como zonas de Lagrange, dos amplias áreas en la órbita de un planeta donde la atracción gravitacional combinada de la estrella y el planeta puede atrapar material. Al estudiar estas zonas en la órbita de PDS 70b, los astrónomos detectaron una débil señal de una de ellas, lo que sugiere que una nube de escombros con una masa aproximadamente el doble de la de nuestra Luna puede residir allí.

Esta colorida imagen muestra el cielo alrededor de la débil estrella enana naranja PDS 70 (en el centro de la imagen). La estrella azul brillante a la derecha es χ Centauri. Crédito: ESO/Digitized Sky Survey 2. Agradecimientos: Davide De Martin

Implicaciones futuras del descubrimiento

El equipo propone que esta nube de escombros podría indicar un mundo troyano existente en este sistema, o un planeta en formación. “¿Quién podría imaginar dos mundos que compartan la duración del año y las condiciones de habitabilidad? Nuestro trabajo es la primera evidencia de que este tipo de mundo podría existir”, dice Balsalobre-Ruza. “Podemos imaginar que un planeta puede compartir su órbita con miles de asteroides como en el caso de Júpiter, pero es alucinante para mí que los planetas puedan compartir la misma órbita”.

“Nuestra investigación es un primer paso para buscar planetas coorbitales muy temprano en su formación”, dice la coautora Nuria Huélamo, investigadora principal del Centro de Astrobiología. “Abre nuevas preguntas sobre la formación de troyanos, cómo evolucionan y qué tan frecuentes son en diferentes sistemas planetarios”, agrega Itziar De Gregorio-Monsalvo, Jefa de la Oficina de Ciencia de ESO en Chile, quien también contribuyó a esta investigación.

Referencia: “Tentative co-orbital submillimeter emission within the Lagrangian region L5 of the protoplanet PDS 70 b” by O. Balsalobre-Ruza, I. de Gregorio-Monsalvo, J. Lillo-Box, N. Huélamo, Á. Ribas, M. Benisty, J. Bae, S. Facchini and R. Teague, 19 July 2023, Astronomy & Astrophysics. DOI: 10.1051/0004-6361/202346493 The team is composed of O. Balsalobre-Ruza (Centro de Astrobiología [CAB], CSIC-INTA, Spain), I. De Gregorio-Monsalvo (European Southern Observatory [ESO], Chile), J. Lillo-Box (CAB), N. Huélamo (CAB), Á. Ribas (Institute of Astronomy, University of Cambridge, UK), M. Benisty (Laboratoire Lagrange, Université Côte d’Azur, CNRS, Observatoire de la Côte d’Azur, France and Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, France), J. Bae (Department of Astronomy, University of Florida, USA), S. Facchini (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Milano, Italy), and R. Teague (Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences, Massachusetts Institute of Technology, USA).

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