Los planetas que orbitan estrellas binarias se encuentran en una situación difícil. Tienen que lidiar con la atracción gravitacional de dos estrellas separadas. La formación planetaria alrededor de una sola estrella como nuestro Sol es relativamente sencilla en comparación con lo que atraviesan los planetas circumbinarios. Hasta hace poco, los astrónomos no estaban seguros de que existieran.
Los astrónomos rara vez encuentran estrellas binarias con planetas orbitándolas. Podría ser porque son raros o porque son difíciles de detectar, probablemente ambas cosas. Ahora, un equipo de investigadores ha encontrado una estrella binaria con más de un planeta. Esta es solo la segunda instancia de un sistema estelar binario multiplanetario. ¿Qué nos dice esto acerca de este tipo de sistemas solares?
El sistema se llama TOI-1338 y es una estrella binaria a unos 1300 años luz de distancia en la constelación de Pictoris. TOI 1338 A es una estrella de secuencia principal de 1,12 masas solares y TOI 1338 B es una enana M (enana roja) de 0,3 masas solares. El sistema estelar tiene unos 4.400 millones de años.
Un pasante de verano en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA encontró el primer planeta alrededor del binario en 2017. TOI 1338 b es un planeta circumbinario de aproximadamente 33 masas terrestres y tiene un tamaño entre Saturno y Neptuno. Está en una órbita de 95 días alrededor de estrellas binarias.
Los planetas circulares son difíciles de encontrar en los datos porque las estrellas pueden eclipsarse entre sí, lo que dificulta discernir los tránsitos planetarios. Sus tránsitos también pueden ser irregulares y pueden transitar frente a una sola de las estrellas binarias. Los tránsitos de TOI 1338 b ocurren de manera irregular, entre 93 y 95 días, por lo que no es periódico. Y dado que ambas estrellas se están moviendo, la profundidad del tránsito varía.
Debido a la inclinación de TOI 1338 b, desde nuestra perspectiva dejará de transitar frente a su estrella en noviembre de 2023. Luego, alrededor de 2031, veremos tránsitos nuevamente.
Ahora, los astrónomos han encontrado un segundo planeta que orbita TOI 1338. Se llama TOI-1338/BEBOP-1c y lo encontraron utilizando el método de velocidad radial en lugar del método de tránsito. El nombre BEBOP proviene de un proyecto de observación. “Para aumentar la cantidad de planetas circumbinarios conocidos y proporcionar masas precisas para los sistemas descubiertos con el método de tránsito, iniciamos un estudio de observación de velocidad radial dedicado a detectar planetas circumbinarios llamado Binarios escoltados por planetas en órbita (BEBOP)”, explican los autores en su artículo.
Los investigadores informaron sus hallazgos en un artículo titulado “El primer planeta circumbinario descubierto con velocidad radial.Ha sido aceptado para su publicación en Nature Astronomy y está disponible en arxiv.org. El autor principal es Matthew R. Standing, Ph.D. estudiante de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Birmingham, Reino Unido.
El nuevo planeta es un gigante gaseoso con unas 65 masas terrestres. Se encuentra en una órbita más amplia que TOI 1338b y tiene un período orbital de unos 215 días. Los astrónomos lo descubrieron utilizando datos de velocidad radial recopilados con los espectrógrafos HARPS y ESPRESSO. Este descubrimiento marca la primera vez que los astrónomos encuentran un planeta circumbinario utilizando la velocidad radial, y el sistema es solo el segundo sistema circumbinario de múltiples planetas encontrado.
Los astrónomos están muy interesados en los planetas circumbinarios. Son comunes en la ciencia ficción, pero no se confirmaron hasta que la misión Kepler encontró el primero. Se llama Kepler-16b y es raro a su manera. Está dentro del radio que los astrónomos pensaban que era el límite interior para los planetas en los sistemas estelares binarios. Kepler-16b no tiene planetas hermanos.
Ahora sabemos de 12 planetas circumbinarios, y dos de ellos están en sistemas multiplanetarios. El primer sistema circumbinario multiplanetario encontrado por los astrónomos se llama Kepler-47 y alberga tres explanetas conocidos. El programa de observación BEBOP está diseñado para descubrir más planetas circumbinarios y saber más sobre ellos. Su objetivo principal es encontrar más de ellos, y lo hará superando algunos de los sesgos de observación de Kepler.
Los sistemas estelares binarios son mucho más complicados que los sistemas estelares individuales como el nuestro. Las estrellas binarias interrumpen la formación de planetas de formas que los sistemas estelares más predecibles no pueden. Las estrellas dobles crean condiciones duras en el entorno protoplanetario. Los astrónomos solían pensar que los planetas de estos sistemas sufrirían colisiones catastróficas o serían expulsados de sus sistemas por perturbaciones gravitacionales. Pero todos estos descubrimientos recientes muestran que esto no es necesariamente cierto. Al encontrar más planetas circumbinarios y caracterizar sus similitudes y diferencias con los planetas de una sola estrella, los astrónomos aprenderán mucho sobre cómo se forman y migran los planetas.
Una de las dificultades en el estudio de los planetas circumbinarios es determinar sus masas. BEBOP fue diseñado no solo para encontrar planetas, sino también para medir sus masas con mayor precisión. Esto es fundamental porque conocer sus masas ayuda a determinar cuáles están hinchados, con atmósferas extendidas adecuadas para la espectroscopia atmosférica. BEBOP no solo encontró el segundo planeta, sino que también midió la masa del planeta interior de TOI-1338 con mayor precisión.
“Si queremos descubrir los misterios de las exoatmósferas circumbinarias similares a las de Tatooine, el sistema TOI-1338/BEBOP-1 ofrece una nueva esperanza”.
De «El primer planeta circumcumbinario descubierto con velocidades radiales».
Encontrar otro sistema circumbinario multiplanetario y determinar sus masas es un descubrimiento importante. Si bien estos sistemas mejoran algunas partes de los modelos de cómo se forman los planetas, eventualmente harán que nuestros modelos sean más precisos.
Los investigadores dicen que, en algún momento, TOI-1338/BEBOP-1c seguramente transitará por la estrella principal, pero no pueden decir cuándo. Esto es a pesar de la desalineación entre el planeta y la estrella. «Puede parecer contradictorio al principio que una desalineación planetaria-binaria hace que la transitabilidad sea más probable», escriben. Esto se debe a que la inclinación del cielo del planeta oscila alrededor de la inclinación del cielo del binario, según los autores, y eventualmente la inclinación del planeta se acercará a los 90°.Él. Esto significa que «… la gran mayoría de los planetas circumbinarios que orbitan binarias eclipsantes eventualmente transitarán».
El equipo también investigó la cuestión de otros planetas alrededor de la estrella binaria. Ninguno ha sido detectado todavía, pero aún podrían serlo. Si bien no pueden decir con seguridad si hay planetas adicionales, han calculado y graficado las limitaciones de cualquier detección potencial.
Uno de los problemas con el estudio de planetas circumbinarios alrededor de estrellas binarias es que la mayoría de los que conocemos son muy débiles. Esto significa que para la mayoría de ellos, incluido el nuevo planeta TOI-1338/BEBOP-1c, no hay oportunidad de emplear la espectroscopia para sondear sus atmósferas. Pero su hermano previamente descubierto, TOI-1338b, podría ser lo suficientemente brillante. «Por lo tanto», escriben los investigadores, «a pesar de los desafíos que pueda presentar, TOI-1338/BEBOP-1b es nuestra única posibilidad de arrojar luz sobre la composición atmosférica de los planetas circumbinarios».
“De los 15 exoplanetas circumbinarios conocidos, TOI-1338/BEBOP-1b es el único para el que actualmente se puede realizar la espectroscopia de transmisión del Telescopio Espacial James Webb. Si queremos desentrañar los misterios de las exoatmósferas similares a las de Tatooine, el sistema TOI-1338/BEBOP-1 proporciona una nueva esperanza”, escriben los autores en su artículo.
