¿Dos planetas en una misma órbita?

Unos astrónomos han encontrado el posible "hermano" de un planeta que orbita alrededor de una estrella distante. El equipo ha detectado una nube de escombros que podría estar compartiendo la órbita de este planeta y que, se cree, podrían ser los componentes básicos de un nuevo planeta en proceso de formación o los restos sobrantes de uno ya formado. De confirmarse, este descubrimiento sería la prueba más contundente hasta ahora de que dos planetas pueden compartir una órbita.

El hallazgo se ha hecho usando el ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), un observatorio dependiente del ESO (Observatorio Austral Europeo) y de otras entidades.

“Hace dos décadas, se predijo en teoría que parejas de planetas de masa similar podrían compartir la misma órbita alrededor de su estrella, los llamados planetas troyanos o coorbitales. Por primera vez, hemos encontrado evidencia a favor de esa idea”, sostiene Olga Balsalobre-Ruza, estudiante del Centro de Astrobiología (CAB) de Madrid, España, quien dirigió el estudio.

Los troyanos, cuerpos menores en la misma órbita que un planeta, son comunes en nuestro propio sistema solar, siendo el ejemplo más famoso los asteroides troyanos de Júpiter, más de 12.000 cuerpos rocosos que se encuentran en la misma órbita alrededor del Sol que el gigante gaseoso. Cuando se descubrieron por primera vez los asteroides en la órbita de Júpiter, recibieron el nombre de los héroes de la guerra de Troya, lo que dio lugar al nombre de troyanos para referirse a estos objetos.

Se ha predicho que los troyanos, y en particular los planetas troyanos, también podrían existir alrededor de una estrella que no sea nuestro Sol, pero la evidencia es escasa. Los exotroyanos (planetas troyanos de fuera de nuestro sistema solar) han sido hasta ahora como unicornios: la teoría les permite existir, pero nadie los ha detectado nunca, tal como señala Jorge Lillo-Box, investigador del Centro de Astrobiología y coautor del estudio.

El equipo internacional de científicos del cual Balsalobre-Ruza y Lillo-Box forman parte usó el ALMA para encontrar la evidencia observacional más sólida hasta la fecha de que podrían existir planetas troyanos en el sistema PDS 70. Se sabe que esta joven estrella alberga dos planetas gigantes similares a Júpiter, PDS 70b y PDS 70c. Al analizar las observaciones de archivo de ALMA de este sistema, el equipo detectó una nube de escombros en el lugar de la órbita de PDS 70b donde se espera que existan troyanos.

Los troyanos ocupan las llamadas zonas de Lagrange, dos regiones extendidas en la órbita de un planeta donde la atracción gravitacional combinada de la estrella y del planeta puede atrapar material. Al estudiar estas dos regiones de la órbita de PDS 70b, los astrónomos detectaron una débil señal procedente de una de ellas, lo que indica que allí podría residir una nube de escombros con una masa de hasta aproximadamente dos veces la de nuestra Luna.

El equipo cree que esta nube de escombros podría apuntar a un mundo troyano existente en este sistema o a un planeta en proceso de formación. “¿Quién podría imaginar dos mundos que compartan la duración del año y las condiciones básicas de habitabilidad? Nuestro trabajo es la primera prueba de que este tipo de mundos podría existir”, afirma Balsalobre-Ruza. “Podemos imaginar que un planeta puede compartir su órbita con miles de asteroides como en el caso de Júpiter, pero me resulta alucinante que los planetas puedan compartir la misma órbita”.

Esta imagen, tomada con el ALMA, muestra el joven sistema planetario PDS 70, ubicado a casi 400 años-luz de la Tierra. El sistema presenta una estrella en su centro, alrededor de la cual orbita el planeta PDS 70 b (resaltado con un círculo amarillo de línea continua). En la misma órbita que PDS 70b, indicada por una elipse amarilla de línea continua, los astrónomos han detectado una nube de escombros (rodeada por una línea punteada amarilla) que podrían ser los componentes básicos de un nuevo planeta en proceso de formación o los restos sobrantes de uno ya formado. La estructura en forma de anillo que domina la imagen es un disco circunestelar de material, a partir del cual se están formando planetas. De hecho, hay otro planeta en este sistema: PDS 70c, que se ubica a las 3 en punto justo al lado del borde interior del disco. (Imagen: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / Balsalobre-Ruza et al. CC BY 4.0)

“Nuestra investigación es un primer paso para buscar planetas coorbitales muy temprano en su formación”, dice la coautora Nuria Huélamo, investigadora principal del Centro de Astrobiología. “Abre nuevas preguntas sobre la formación de troyanos, cómo evolucionan y qué tan frecuentes son en diferentes sistemas planetarios”, agrega Itziar De Gregorio-Monsalvo, directora de la Oficina de Ciencias de ESO en Chile, quien también contribuyó a esta investigación.

Para confirmar completamente su detección, el equipo tendrá que esperar hasta después de 2026, cuando utilicen ALMA para ver si tanto PDS 70b como su nube hermana de escombros se mueven juntos de manera significativa a lo largo de su órbita alrededor de la estrella. “Esto sería un gran avance en el campo de los exoplanetas”, dice Balsalobre-Ruza.

"El futuro de este tema es muy emocionante y esperamos con interés las capacidades ampliadas de ALMA, previstas para 2030, que mejorarán drásticamente la capacidad de la matriz para caracterizar troyanos en muchas otras estrellas", concluye De Gregorio-Monsalvo.

El estudio se titula “Tentative co-orbital submillimeter emission within the Lagrangian region L₅ of the protoplanet PDS 70 b”. Y se ha publicado en la revista académica Astronomy & Astrophysics. (Fuente: ESO. CC BY 4.0)