24 abr. 2014

Resuelto el enigma de uno de los sistemas planetarios más cercanos

El enigma de uno de los más interesantes sistemas planetarios ha quedado resuelto tras la publicación de un estudio en la Monthly Notices de la Royal Astronomical Society. En este trabajo se presenta el primer modelo viable para una de las estrellas más estudiadas que posee un sistema planetario (55 Cancri). Dicho estudio fue presentado por Benjamin Nelson, de la Universidad Estatal de Pennsilvania. 
Muchos intentos anteriores de generar modelos plausibles para este sistema habían resultado inexactos en referencia principalmente a las variables masa y órbita de dos de los planetas que orbitan el sistema. Estos dos exoplanetas (más un tercero) orbitan la estrella a distancias menores que la órbita de Mercurio (ver segunda imagen). El principal problema siempre fue intentar comprender cómo estos planetas masivos que orbitan tan cerca de la estrella no se precipitan hacia ella o chocan entre sí. Para tener una idea, el planeta más cercano posee una masa de aproximadamente 8 veces la de la Tierra y orbita a sólo 2,3 millones de kilómetros de la estrella, lo cual lo lleva a tener una órbita unas 38 veces más cerca que la terrestre.

Sistema Solar y 55 Cancri: By NASA [Public domain], via Wikimedia Commons
El nuevo estudio, sin embargo, ha combinado gran cantidad de observaciones con nuevas técnicas que revelan precisamente que las masas de estos exoplanetas con sus respectivos valores orbitales están en concordancia para evitar la autodestrucción al menos en el corto plazo.
La estrella 55 Cancri es muy luminosa, visible a simple vista y muy cercana a la Tierra. Por ello, los astrónomos han sido capaces de medir los parámetros orbitales de esta estrella (como la velocidad de traslación en torno al centro de masas del sistema) con gran precisión. "El sistema planetario 55 Cancri es único tanto en la riqueza como en la diversidad de sus exoplanetas conocidos y en el número y variedad de observaciones astronómicas realizadas" dijo el profesor de Astronomía y Astrofísica en Penn State, Eric Ford, coautor del trabajo. "La complejidad de este sistema hace que sea muy difícil interpretar estas observaciones"
Jason Wright, también de la Universidad Estatal de Pensilvania, dijo que Debido a que 55 Cancri es tan brillante y puede verse a simple vista, los astrónomos han sido capaces de medir la velocidad de esta estrella desde cuatro observatorios diferentes una y mil veces, prestando a los planetas en este sistema mucha más atención que a la mayoría de los exoplanetas conocidos. Jason Wright dirigió un programa para examinar éste y varios otros sistemas planetarios. El sistema planetario de 55 Cancri está a aproximadamente 40 años luz de distancia en la constelación de Cáncer.

Un ejemplo de las distancias orbitales y tamaños relativos de los cuatro
planetas interiores conocidos en órbita a la estrella 55 Cancri A
(parte inferior) en comparación con los planetas del Sistema Solar
nterior (parte superior). Tanto Júpiter como el planeta similar de
55 Cancri "d" se encuentran fuera de la imagen. Esquema basado de:
Center for Exoplanets and Habitable Worlds, Penn State University

El sistema 55 Cancri

55 Cancri A tiene una magnitud aparente de 6, lo cual hace que sea visible a ojo desnudo pero en el límite de detección. Se trata en realidad de un sistema estelar binario, con las dos componentes orbitando en torno al centro de masas del sistema a una distancia la una de la otra de aproximadamente 1000 unidades astronómicas. El componente binario más brillante es una estrella tipo solar (G8 V), una enana amarilla con una masa y luminosidad levemente menores que las del Sol. El componente binario secundario es 55 Cancri B, y se trata de una estrella enana roja de magnitud aparente 13, de tipo espectral M4 V.

Descubrimiento de planetas en órbita a 55 Cancri

Los astrónomos descubrieron en el año 1997 que 55 Cancri es orbitada por un planeta gigante. Observaciones a largo plazo por parte de Wright y colegas hicieron posible la detección de cuatro planetas más que orbitan este sistema, que van desde un planeta gigante y frío con una órbita muy similar a la de Júpiter, hasta una súper-Tierra. Este último se trata de un tipo de planeta con una masa superior a la de la Tierra, pero sustancialmente inferior a la de Neptuno, que tiene una masa 17 veces mayor que la Tierra.
Nelson y Ford colaboraron con científicos informáticos para desarrollar la herramienta de simulación de sistemas planetarios que se aplicó con resultados favorables al sistema 55 Cancri. Y es así que mediante la combinación de observaciones, los astrónomos pudieron determinar que uno de los planetas del sistema tiene aproximadamente 8 masas terrestres, el doble del diámetro y una densidad muy similar. Esto hace que la gravedad superficial de este planeta sea casi el doble de la terrestre. Sin embargo, dado que orbita tan cerca de la estrella, sería imposible que tuviese agua en estado líquido y su temperatura superficial sería de unos 2 mil grados Celsius.

"Estos dos planetas gigantes de 55 Cancri interactúan tan intensamente entre sí que podemos detectar cambios en sus órbitas”, dijo Benjamin Nelson y continuó: “Estas detecciones son muy interesantes dado que nos permiten aprender cosas sobre las órbitas que normalmente no son observables”. Y concluyó: “Sin embargo, las grandes interacciones entre los planetas también son un reto, ya que el modelado del sistema requiere simulaciones complejas para determinar las trayectorias de los planetas y por lo tanto la probabilidad de supervivencia durante miles de millones de años sin una colisión catastrófica”.

Este estudio es parte de un esfuerzo mayor para desarrollar técnicas que le ayudarán a los astrónomos a realizar futuras observaciones en la búsqueda de planetas similares a la Tierra. Los astrónomos de la Penn State planean buscar más planetas de masa tipo terrestre alrededor de otras estrellas cercanas y brillantes, utilizando una combinación de nuevos observatorios e instrumentos.

Por Mariano Miguel Lanzi
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