La investigación planetaria encuentra un mundo de tres estrellas.

Esta ilustración muestra el planeta KOI-5Ab en tránsito por la cara de una estrella similar al Sol, que es parte de un sistema de estrellas triples ubicado a 1.800 años luz de distancia en la constelación de Cygnus.
Créditos: Caltech / R. Hurt (Centro de análisis y procesamiento de infrarrojos, o IPAC).

Poco después de que la misión Kepler de la NASA comenzara a operar en 2009, el telescopio espacial detectó lo que se pensaba que era un planeta de, aproximadamente, la mitad del tamaño de Saturno en un sistema de estrellas múltiples. KOI-5Ab fue solo el segundo candidato a planeta encontrado por la misión, y por emocionante que fuera en ese momento, finalmente se dejó de lado a medida que Kepler acumulaba más y más descubrimientos de planetas.

Al final de las operaciones de la nave espacial en 2018, Kepler había descubierto la friolera de 2.394 exoplanetas, o planetas que orbitan estrellas más allá de nuestro Sol, y 2.366 candidatos de exoplanetas adicionales que aún necesitarían confirmación.

“KOI-5Ab fue abandonado porque era complicado y teníamos miles de candidatos”, dijo David Ciardi, científico jefe del Instituto de Ciencias Exoplanetas de la NASA. “Hubo elecciones más fáciles que KOI-5Ab, y estábamos aprendiendo algo nuevo de Kepler todos los días, por lo que KOI-5 prácticamente se olvidó”.

Ahora, después de una larga búsqueda que duró muchos años y muchos telescopios, Ciardi dijo que ha “resucitado a KOI-5Ab de entre los muertos”. Gracias a las nuevas observaciones de la segunda misión de búsqueda de planetas de la NASA, el Satélite de reconocimiento de exoplanetas en tránsito, o TESS, y una serie de telescopios terrestres, Ciardi finalmente pudo desentrañar todas las pruebas que rodean al KOI-5Ab y demostrar su existencia. Hay algunos detalles interesantes al respecto sobre los que reflexionar.

Muy probablemente se trate de un planeta gigante gaseoso como Júpiter o Saturno en nuestro sistema solar, dado su tamaño; KOI-5Ab es inusual porque orbita una estrella en un sistema con otras dos estrellas compañeras, dando vueltas en un plano que no está alineado con, al menos, una de las estrellas. La disposición pone en duda cómo cada miembro de este sistema se formó a partir de las mismas nubes arremolinadas de gas y polvo. Ciardi, que se encuentra en Caltech, en Pasadena, California, presentó los hallazgos en una reunión virtual de la American Astronomical Society.

“No sabemos de muchos planetas que existan en sistemas de estrellas triples, y este es muy especial porque su órbita está sesgada”, dijo Ciardi. “Todavía tenemos muchas preguntas sobre cómo y cuándo pueden formarse los planetas en sistemas de estrellas múltiples y cómo se comparan sus propiedades con las de los planetas en sistemas de una sola estrella. Estudiando este sistema con mayor detalle, quizás podamos comprender cómo el universo forma planetas “.

Siguiendo el rastro


Después de su detección inicial por parte de Kepler, Ciardi y otros investigadores siguieron el rastro de KOI-5Ab como parte de un caché de candidatos a planetas que estaban siguiendo. Usando datos del Observatorio W. M. Keck en Hawai, el Observatorio Palomar de Caltech cerca de San Diego y Gemini North en Hawai, Ciardi y otros astrónomos determinaron que KOI-5b parecía estar dando vueltas a una estrella en un sistema de estrellas triples. Sin embargo, todavía no pudieron determinar si la señal del planeta era, en realidad, un fallo de una de las otras dos estrellas o, si el planeta era real, cuál de las estrellas orbitaba.

Luego, en 2018, apareció TESS. Al igual que Kepler, TESS busca el parpadeo de la luz de las estrellas que se produce cuando un planeta se cruza frente a, o transita, una estrella. TESS observó una parte del campo de visión de Kepler, incluido el sistema KOI-5. Efectivamente, TESS también identificó a KOI-5Ab como un planeta candidato, aunque TESS lo llama TOI-1241b. Como Kepler había observado anteriormente, TESS descubrió que el planeta orbitaba su estrella aproximadamente cada cinco días.

“Pensé para mí mismo: ‘Recuerdo este objetivo'”, dijo Ciardi, después de ver los datos de TESS. “Pero todavía no pudimos determinar definitivamente si el planeta era real o si el destello en los datos provenía de otra estrella en el sistema, podría haber sido una cuarta estrella”.

Pistas en los bamboleos


Luego regresó y volvió a analizar todos los datos, y buscó nuevas pistas de telescopios terrestres. Al implementar una técnica alternativa a Kepler y TESS (el Observatorio Keck se usa a menudo para búsquedas de seguimiento de exoplanetas midiendo el ligero bamboleo en una estrella cuando un planeta gira a su alrededor y ejerce un tirón gravitacional), Ciardi, asociándose con otros científicos a través de un grupo de colaboración de exoplanetas llamado California Planet Search, buscó cualquier oscilación en los datos de Keck en el sistema KOI-5. Pudieron detectar un bamboleo producido por la estrella compañera interna que orbita a la estrella primaria, a través del bamboleo del planeta aparente mientras orbita a la estrella primaria. Juntas, las diferentes colecciones de datos de los telescopios terrestres y espaciales ayudaron a confirmar que KOI-5Ab es, de hecho, un planeta que orbita alrededor de la estrella primaria.

“Bingo – ¡estaba ahí! Si no fuera por TESS observando el planeta de nuevo, nunca habría regresado y hecho todo este trabajo de detective “, dijo.” Pero me supuso mucha investigación dentro de los datos recopilados de bastantes telescopios diferentes, para finalmente fijarme en este planeta”.

KOI-5Ab orbita a la estrella A, que tiene una compañera relativamente cercana, la estrella B. La estrella A y la estrella B se orbitan entre sí cada 30 años. Una tercera estrella ligada gravitacionalmente, la Estrella C, orbita las estrellas A y B cada 400 años.

El sistema estelar KOI-5 consta de tres estrellas, etiquetadas como A, B y C, en este diagrama. Las estrellas A y B se orbitan entre sí cada 30 años. La estrella C orbita las estrellas A y B cada 400 años. El sistema alberga un planeta conocido, llamado KOI-5Ab, que fue descubierto y caracterizado utilizando datos de las misiones Kepler y Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA, así como telescopios terrestres. KOI-5Ab tiene, aproximadamente, la mitad de la masa de Saturno y orbita la Estrella A cada cinco días. Su órbita se ubica a 50 grados con respecto al plano de las estrellas A y B. Los astrónomos sospechan que esta órbita desalineada fue causada por la estrella B, que golpeó gravitacionalmente al planeta durante su desarrollo, sesgando su órbita y provocando que migrara hacia adentro.
Crédito de la imagen: Caltech / R. Hurt (Centro de análisis y procesamiento de infrarrojos, o IPAC).
Una órbita sesgada


El conjunto de datos combinados también revela que el plano orbital del planeta no está alineado con el plano orbital de la estrella B, la segunda estrella interna, como podría esperarse si las estrellas y el planeta se formaran todos a partir del mismo disco de material en remolino. Los astrónomos no están seguros de qué causó la desalineación de KOI-5Ab, pero creen que la segunda estrella golpeó gravitacionalmente al planeta durante su desarrollo, sesgando su órbita y provocando que migrara hacia adentro. Los sistemas de estrellas triples constituyen, aproximadamente, el 10% de todos los sistemas estelares.

Esta no es la primera evidencia de planetas en sistemas de estrellas dobles y triples. Un caso sorprendente es el del sistema de estrellas triples GW Orionis, en el que un disco de formación de planetas se ha roto en anillos distintos y desalineados, donde pueden estar formándose planetas. Sin embargo, a pesar de cientos de descubrimientos de planetas en sistemas de estrellas múltiples, se han observado muchos menos planetas que en sistemas de una sola estrella. Esto podría deberse a un sesgo de observación (los planetas de una sola estrella son más fáciles de detectar), o a que la formación de planetas es menos común en los sistemas de estrellas múltiples.

“Esta investigación enfatiza la importancia de la flota completa de telescopios espaciales de la NASA y su sinergia con los sistemas terrestres”, dijo Jessie Dotson, científica del proyecto del telescopio espacial Kepler en el Centro de Investigación Ames de la NASA, en Silicon Valley de California. Descubrimientos como este pueden tener un largo recorrido “.

Los instrumentos nuevos y futuros, como el Palomar Radial Velocity Instrument en el Telescopio Hale de 200 pulgadas, en Palomar, el instrumento NEID de la NASA y la National Science Foundation en el sur de Arizona, y el Keck Planet Finder abrirán nuevas vías para aprender sobre exoplanetas.