Dos Júpiter y dos Saturno para una sola estrella: así es el sistema solar que desafía las teorías de la formación planetaria

El descubrimiento desconcertante de una estrella joven con cuatro planetas del tamaño de Júpiter y Saturno en órbita a su alrededor, desafía las teorías vigentes sobre la formación planetaria.

El nuevo sistema también ha establecido un nuevo récord para la gama más extrema de órbitas observadas hasta ahora: el planeta más externo está más de 1.000 veces más alejado de la estrella que el más interno, lo que también plantea preguntas interesantes sobre cómo se podría haber formado tal sistema.

La estrella tiene solo dos millones de años, un "niño pequeño" en términos astronómicos, y está rodeada por un enorme disco de polvo y hielo. Este disco, conocido como disco protoplanetario, es donde se forman los planetas, lunas, asteroides y otros objetos astronómicos en sistemas estelares. Ya se sabía que la estrella era notable porque contiene el primer llamado Júpiter caliente, un planeta masivo que orbita muy cerca de su estrella madre, que se descubrió alrededor de una estrella tan joven.

Aunque los Júpiter calientes fueron el primer tipo de exoplaneta que se descubrió, su existencia ha intrigado a los astrónomos porque a menudo se cree que están demasiado cerca de sus estrellas progenitoras como para haberse formado 'in situ'. Ahora, un equipo de investigadores liderado por la Universidad de Cambridge ha utilizado el telescopio ALMA, en Chile, para buscar "hermanos" planetarios en este Júpiter caliente infantil.

Su imagen reveló tres espacios distintos en el disco, que, según su modelo teórico, probablemente fueron causados por tres planetas gigantes de gas adicionales que también orbitaban a la joven estrella. Sus resultados se reportan en la revista 'Astrophysical Journal Letters'.

La estrella, CI Tau, se encuentra a unos 500 años luz de distancia, en una región de "vivero" estelar altamente productiva de la galaxia. Sus cuatro planetas difieren enormemente en sus órbitas: el más cercano (el Júpiter caliente) está dentro del equivalente de la órbita de Mercurio, mientras que las órbitas más lejanas están a una distancia más de tres veces mayor que la de Neptuno. Los dos planetas exteriores son más o menos la masa de Saturno, mientras que los dos planetas interiores son, respectivamente, alrededor de una y 10 veces la masa de Júpiter.

El descubrimiento plantea muchas preguntas para los astrónomos. Alrededor del 1% de las estrellas albergan Júpiter calientes, pero la mayoría de los Júpiter calientes conocidos son cientos de veces más antiguos que CI Tau.

"Actualmente es imposible decir si la arquitectura planetaria extrema que se ve en CI Tau es común en los sistemas de Júpiter calientes porque la forma en que se detectaron estos planetas hermanos, a través de su efecto en el disco protoplanetario, no funcionaría en sistemas más antiguos que ya no tienen un disco protoplanetario", dijo la profesora Cathie Clarke del Instituto de Astronomía de Cambridge, la primera autora del estudio.

Según los investigadores, tampoco está claro si los planetas hermanos desempeñaron un papel en la conducción del planeta más interno hacia su órbita ultra-cercana, y si este es un mecanismo que funciona para hacer Júpiter calientes en general.

Otro misterio es cómo se formaron los dos planetas exteriores. "Los modelos de formación de planetas tienden a centrarse en poder hacer los tipos de planetas que ya se han observado, por lo que los nuevos descubrimientos no encajan necesariamente en los modelos", dijo Clarke. "Se supone que los planetas en masa de Saturno se forman al acumular primero un núcleo sólido y luego jalar una capa de gas en la parte superior, pero se supone que estos procesos son muy lentos a grandes distancias de la estrella. La mayoría de los modelos lucharán para hacer planetas de este Masa a esta distancia", agregó.

La tarea por delante será estudiar este desconcertante sistema en múltiples longitudes de onda para obtener más pistas sobre las propiedades del disco y sus planetas. Mientras tanto, es probable que ALMA, el primer telescopio con la capacidad de crear imágenes de planetas, produzca más sorpresas en otros sistemas, cambiando nuestra imagen de cómo se forman los sistemas planetarios.