Sistemas planetarios curiosos: El planeta con 3 soles

Universidad Arizona

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En cualquier libro de física elemental que trate de la dinámica clásica de partículas deberá el lector poder encontrar un apartado que trate del “problema de los tres cuerpos”. Y lo primero que el lector descubrirá es que se trata de un problema que no puede resolverse. Tres cuerpos que interactúan entre sí a través de fuerzas gravitatorias supone un problema irresoluble para matemáticos y físicos desde hace más de 200 años. Científicos tan ilustres como Lagrange, Laplace, Jacobi y Poincaré, dedicaron parte de su vida científica a los esfuerzos resolutivos de este tipo de problemas, sin conseguirlo. Por eso, cuando encontramos sistemas estelares formados por tres estrellas tendemos a pensar que el sistema es inestable y que las perturbaciones de una de las estrellas influirá sobre las otras dos y tarde o temprano el sistema se disgregará.

HD131399A, HD131399B y HD131399C son tres estrellas ligadas gravitacionalmente situadas a unos 320 años-luz de la Tierra, en la constelación del Centauro. Constituyen lo que denominamos un sistema triple que desafía al problema de los tres cuerpos y que, además, tiene una sorpresa adicional muy interesante: posee un planeta que orbita de manera aparentemente estable en este sistema estelar triple. El planeta ha sido descubierto por método directo; es decir, se han conseguido “ver” el planeta directamente utilizando el instrumento SPHERE, instalado en el VLT (Very Large Telescope) del Observatorio Europeo Austral, en Chile. SPHERE ha podido detectar el calor emitido por HD131399Ab, un exoplaneta joven, de apenas 16 millones de años.

Por lo que han visto los astrónomos, HD131399Ab gira alrededor de la estrella HD131399A, no alrededor del centro de masas del sistema triple, que podría ser lo esperado, aunque esto podría complicar sobremanera la órbita del susodicho. El planeta es un gigante “gaseoso”, cuatro veces más grande y masivo que nuestro Júpiter, por lo que no es de esperar que existan habitantes inteligentes capaces de admirar en algunas ocasiones las puestas de Sol triples, o disfrutar también, en ocasiones, de noches iluminadas. El año en HD131399Ab dura unas 550 veces más que en la Tierra y durante la mitad de esa órbita, desde HD131399Ab pueden verse las tres estrellas que conforman su sistema solar. Por añadidura, las dos estrellas menos brillantes permanecen casi siempre juntas variando su distancia a la estrella más brillante, sobre la que orbita el exoplaneta.

Todo este conjunto es una rareza. La estabilidad de las tres estrellas podría venir porque las otras dos son más pequeñas que la principal y una de las dos, además, lo es aún más y orbita sobre la otra. De este modo podemos pensar que gravitacionalmente hablando el sistema se parece más a un sistema binario con una estrella grande y otra más pequeña que en realidad son dos. En cuanto al planeta, su órbita es bastante lejana a la estrella principal. Esto debería darle una inestabilidad grande y lo normal es que el exoplaneta hubiera sido eyectado del sistema hace tiempo. No sabemos por qué, el exoplaneta se mantiene en órbita estable y esto está haciendo pensar a los científicos que quizá puedan existir más sistemas de este tipo estables en contra de la lógica de la situación.

HD131399Ab se encuentra a 320 años luz de nuestro sistema solar, en la constelación del Centauro. Sus 16 millones de años de antigüedad hacen de él uno de los exoplanetas más jóvenes descubiertos hasta la fecha. No llega a ser un Júpiter caliente: aunque su masa y tamaño son 4 veces la de nuestro gigante, su temperatura de 580ºC no es elevada debido a que se encuentra lejos de su estrella principal, lo cual ha posibilitado la detección directa, al no molestar la luz de la estrella. Ni la de la principal, ni la de las compañeras que forman el trío. Es, por tanto, uno de los pocos exoplanetas detectados por método directo y el primero con una configuración tan interesante en cuanto a su sistema solar triple. Ha sido también el primer descubrimiento de SPHERE, un instrumento instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO (Observatorio Europeo Austral) en chile, sensible a la luz infrarroja (detecta los cuerpos que emiten calor en un rango de longitudes de onda por debajo del visible, entre el visible y las microondas) y capaz de ocultar el brillo de las estrellas para la detección de exoplanetas si fuera necesario.

En cuanto al sistema estelar, la estrella principal, HD131399A, es un 80% más masiva que el Sol y dobla en masa a sus dos compañeras, B y C. Estas dos estrellas se encuentran a unas 300 veces la distancia Tierra-Sol de la compañera principal y están separadas entre sí unas 30 veces la distancia Tierra-Sol. B y C orbitan entre sí, y ambas lo hacen sobre A. Quizá sea este punto el que le da estabilidad al sistema triple. A esta distancia y con estas masas, A debe ver a B y C como si fuera una única estrella. Y B y C y no interfieren excesivamente con el exoplaneta porque este se encuentra a unas dos veces la distancia Sol-Plutón de la estrella principal; es decir, unas 80 unidades astronómicas. Si el exoplaneta estuviera más lejos de la estrella principal, sería expulsado del sistema por la interacción gravitacional con las otras dos estrellas. En simulaciones por ordenador, este sistema parece ser estable, pero basta una mínima perturbación para destruir esa estabilidad.

Este sistema ha sido estudiado en profundidad por kevin Wagner y su equipo y en julio de 2016 han publicado un artículo en la revista Science: “Direct imaging discovery of a Jovian exoplanet within a triple-star system”.