VLBA produce primera imagen tridimensional completa de sistema estelar binario con planeta

Al observar el bamboleo casi imperceptible de una estrella cercana mientras se desplazaba por el espacio, un equipo de astrónomos y astrónomas descubrió un planeta similar a Júpiter orbitando alrededor del astro, que forma parte de un sistema binario. La investigación, realizada con el Very Long Baseline Array (VLBA) de la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU., permitió determinar por primera vez la estructura tridimensional completa de las órbitas de un sistema estelar binario acompañado por un planeta. Según el equipo científico, el estudio aporta información valiosa sobre los procesos de formación planetaria.

Aunque ya se han descubierto más de 5.000 planetas extrasolares a la fecha, solo tres han sido descubiertos mediante astrometría, la técnica usada en esta investigación. Sin embargo, determinar la arquitectura tridimensional de un sistema estelar binario que incluye un planeta “es algo que no se puede lograr con otros métodos de búsqueda de exoplanetas”, señala Salvador Curiel, de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

“Como la mayoría de las estrellas son binarias o pertenecen a sistemas múltiples, poder entender un sistema como este nos ayudará a entender mejor los procesos de formación planetaria en general”, afirma.

Las dos estrellas, conocidas conjuntamente como GJ 896AB, se encuentran a unos 20 años luz de la Tierra, una distancia relativamente corta en términos astronómicos. Se trata de enanas rojas, el tipo de estrella más común en nuestra Vía Láctea. La más grande de las dos –alrededor de la cual orbita el planeta– tiene cerca de un 44 % de la masa de nuestro Sol, mientras que la más pequeña tiene cerca de un 17 %. Entre ellas hay una distancia similar a la que separa a Neptuno de nuestro Sol, y una describe una órbita de 229 años alrededor de la otra.

Para estudiar GJ 896AB, el equipo científico combinó datos de observaciones ópticas realizadas entre 1941 y 2017 con datos del VLBA obtenidos entre 2006 y 2011. Finalmente, se realizaron nuevas observaciones en 2020. La resolución extremadamente nítida del VLBA, que gracias a sus proporciones continentales permite detectar detalles ínfimos, permitió realizar mediciones muy precisas de las posiciones de las estrellas en el transcurso del tiempo. Un cuidadoso análisis de los datos permitió luego revelar el movimiento orbital de las estrellas, al igual que su desplazamiento conjunto a través del espacio.

El análisis del movimiento de la estrella más grande arrojó un leve bamboleo que, a su vez, delató la existencia del planeta, puesto que dicho comportamiento es causado por el efecto gravitacional del planeta en la estrella. La estrella y el planeta orbitan alrededor de un punto entre ambos que representa su centro de masa común. Cuando ese punto, conocido como baricentro, se encuentra lo suficientemente lejos de la estrella, es posible detectar el movimiento de dicha estrella alrededor de ese punto.

Así, el equipo científico calculó que el planeta tiene cerca de dos veces la masa de Júpiter y describe una órbita de 284 días alrededor de la estrella. Ambos se encuentran separados por una distancia similar a la que hay entre Venus y nuestro Sol, y la órbita del planeta presenta una inclinación de unos 148 grados con respecto a las órbitas de las dos estrellas.

“Esto significa que el planeta se desplaza alrededor de la estrella principal en dirección opuesta a la de la órbita que la estrella secundaria describe alrededor de la estrella principal”, explica Gisela Ortiz-León, de la UNAM y del Instituto Max Planck de Radioastronomía. “Esta es la primera vez que se observa una estructura dinámica de este tipo en un planeta asociado a un sistema binario compacto que probablemente se formó en el mismo disco protoplanetario”, agrega.

“Con más estudios detallados sobre sistemas similares podremos obtener información importante sobre cómo se forman los planetas en los sistemas binarios. Existen distintas teorías para explicar los mecanismos de formación, y al recabar más datos podríamos determinar cuál es la más plausible”, afirma Joel Sánchez-Bermúdez, de la UNAM. “En concreto, los modelos actuales indican que es muy poco probable que un planeta tan grande acompañe a una estrella tan pequeña, con lo cual quizás sea hora de hacer ajustes en esos modelos”, agrega.

La técnica astrométrica será una herramienta valiosa para caracterizar más sistemas planetarios, según el equipo científico. “Podremos realizar muchas más investigaciones como esta con el futuro Next Generation VLA (ngVLA), celebra Amy Mioduszewski, del Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos. “Esta herramienta nos permitirá encontrar planetas tan pequeños como la Tierra”.

Los resultados de este estudio se publicaron el 1 de septiembre en la revista The Astrophysical Journal.

El Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos (NRAO) es un establecimiento de la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos operado por Associated Universities Inc. en virtud de un acuerdo de cooperación.