Los astrónomos chinos e indios fueron los primeros en medir con precisión la inclinación axial de la Tierra, y lo hicieron hace unos 3.000 años. Sus mediciones fueron extraordinariamente precisas: en 1120 a. C., los astrónomos chinos fijaron la inclinación del eje de la Tierra en 24 grados. Ahora sabemos que todos los planetas del Sistema Solar, a excepción de Mercurio, tienen cierta inclinación.
Aunque los astrónomos están desconcertados sobre por qué los planetas de nuestro Sistema Solar están inclinados, es bastante normal.
Ahora que los astrónomos han observado tantos otros sistemas solares, han aprendido que se espera una inclinación axial, incluso en los sistemas solares llamados «prístinos». Pristine se refiere a la relación matemática precisa entre los planetas.
Una nueva investigación publicada en The Astronomical Journal explica por qué se espera cierta inclinación axial. Se titula “Evidencia de excitación dinámica de bajo nivel en sistemas de exoplanetas casi resonantes.La autora principal es Malena Rice, profesora asistente de astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias de Yale.
oh resonancia orbital El concepto está en el centro de esta investigación.
A medida que los planetas orbitan alrededor de una estrella, pueden ejercer una influencia gravitacional periódica y regular entre sí. Cuando lo hacen, los astrónomos dicen que están en resonancia entre sí. Esto también ocurre en sistemas lunares alrededor de planetas con muchas lunas. Algunos sistemas resonantes pueden autoestabilizarse, mientras que otros pueden desestabilizarse con el tiempo.
Al principio de la historia de un sistema solar, es más probable que los planetas estén en resonancia entre sí.
«Este tipo de configuración, en la que la órbita de un planeta está ordenada con precisión con la de otro en una proporción exacta de períodos orbitales, es probablemente común de encontrar en un sistema solar en las primeras etapas de su desarrollo», dijo Rice. «Es una configuración maravillosa, pero sólo un pequeño porcentaje de sistemas la mantiene».
«Dado que los sistemas casi resonantes probablemente experimentaron perturbaciones dinámicas mínimas, las orientaciones de la órbita de giro de estos sistemas informan los resultados típicos de la formación de planetas inactivos, así como la distribución de la oblicuidad estelar primordial», escriben los autores en su investigación. La orientación de la órbita de giro es la inclinación de las órbitas de los planetas compañeros en relación con el eje de rotación de la estrella anfitriona.
Lo que esto significa es que, en un sistema que ha sufrido pocas perturbaciones, como la migración de planetas, por ejemplo, la órbita de rotación y la inclinación axial de los planetas en el sistema deberían permanecer prácticamente sin cambios desde el momento de su formación. Pero el problema es que los astrónomos no han medido rigurosamente las orientaciones de las órbitas de espín de los sistemas casi resonantes.
«Hasta la fecha, sólo unos pocos sistemas casi resonantes han medido los ángulos de su órbita de espín para caracterizar las inclinaciones de sus órbitas planetarias», explican los autores en su investigación.
En este trabajo, los investigadores comenzaron examinando un Júpiter caliente llamado TOI-2202b. Es un planeta casi resonante que es sólo un poco menos masivo que Júpiter. Orbita una estrella de tipo K a unos 770 años luz de distancia. TOI-2202 b está cerca de su estrella, a sólo 0,09564 AU de distancia, y completa una órbita en sólo 11,9 días. A modo de comparación, Mercurio está a 0,387098 AU del Sol.
TOI-2202 b se encuentra en uno de los primeros sistemas solares y en resonancia de movimiento medio 2:1 con otro planeta más alejado de la estrella. Los investigadores lo compararon con datos de archivo y nuevas observaciones del exoplaneta realizadas con varios telescopios. Llegaron a un ángulo de rotación de la órbita de unos 31 grados. Luego compararon esto con el censo completo de otros planetas similares en sistemas antiguos encontrado en el estudio de la NASA. Archivo de exoplanetas.
“Para contextualizar esta medición, examinamos el conjunto completo de sistemas de exoplanetas en tránsito con (1) una medición de órbita de rotación proyectada desde el cielo y (2) evidencia de que el planeta en tránsito está cerca de una resonancia de movimiento medio de orden inferior con un vecino. compañero”, explican los autores en su investigación.
Descubrieron que los planetas de estos primeros sistemas exhiben un ángulo de rotación-órbita típico de unos 20 grados. Por lo tanto, incluso los sistemas solares «silenciosos» tienen inclinación axial. TOI-2202 b fue uno de los planetas más inclinados de la muestra. “El ángulo de órbita de giro medido de TOI-2202 b, junto con el censo completo de mediciones de órbita de giro para exoplanetas casi resonantes, indica que incluso los sistemas formados en reposo pueden experimentar una excitación dinámica de bajo nivel que produce cierta dispersión en su giro. orientaciones desde la órbita”, escriben los autores.
Esto les dijo a los investigadores que los planetas inclinados de nuestro Sistema Solar son la norma, no un caso atípico.
«Es reconfortante», dijo Rice. “Esto nos dice que no somos un sistema solar súper extraño. Realmente es como mirarse en el espejo de una casa de risa y ver cómo encajamos en el panorama más amplio del universo”.
Nuestro Sistema Solar contiene un extraño: Urano. El ángulo de inclinación de Urano es de 97,77 grados, casi paralelo al plano del Sistema Solar. Los astrónomos no están seguros, pero la causa probablemente sea una colisión con un protoplaneta del tamaño de la Tierra en los primeros días del Sistema Solar.
Una de las áreas de investigación de Rice se refiere a los Júpiter calientes y por qué tienen inclinaciones axiales tan pronunciadas. «Estoy tratando de descubrir por qué los sistemas con Júpiter calientes tienen órbitas tan inclinadas», dijo Rice. “¿Cuándo se inclinaron? ¿Pueden simplemente nacer de esa manera? Para resolver esto, primero necesito determinar qué tipos de sistemas no están tan sesgados”.
Esta búsqueda continúa.
