Vea También
Todos los planetas del sistema solar orbitan alrededor del Sol más o menos en un plano. En comparación con la órbita de la Tierra, que define el plano a cero grados, la órbita con mayor ángulo es la de Mercurio, cuya inclinación es de 7 grados (el ángulo de la órbita del planeta enano Plutón es de 17. 2 grados). Las características orbitales de los planetas evolucionan a medida que el disco protoplanetario de gas y polvo se disipa, y a medida que los propios planetas jóvenes migran en el disco en respuesta a sus influencias gravitatorias mutuas y a los efectos del material del disco. Los astrónomos reconocen, por tanto, que el aspecto orbital de un sistema planetario refleja su historia evolutiva.
El sistema planetario TRAPPIST-1 está formado por siete planetas del tamaño de la Tierra que orbitan alrededor de una pequeña estrella (con una masa de solo 0,09 masas solares) situada a unos cuarenta años luz del Sol. Detectado por primera vez por los telescopios de TRAPPIST, las observaciones de seguimiento con la cámara IRAC de Spitzer y la misión K2, entre otras, han permitido determinar las masas planetarias con una precisión de entre el 5 y el 12%, así como afinar otras propiedades del sistema. Cabe destacar que el sistema es, con mucho, el más plano conocido: su inclinación orbital es de solo 0,072 grados. Esta extrema planitud es potencialmente una restricción muy importante para la formación y evolución del sistema. El sistema también es muy compacto, ya que el más distante de sus siete planetas orbita a solo 0,06 unidades astronómicas de la estrella (en nuestro sistema solar, Mercurio orbita a más de cinco veces más distancia). En una configuración tan estrecha, las atracciones gravitatorias mutuas de los planetas influyen de manera especial en detalles como las inclinaciones orbitales.
Los astrónomos del CfA Matthew Heising, Dimitar Sasselov, Lars Hernquist y Ana Luisa Tió Humphrey utilizaron una simulación informática en 3D del disco gaseoso y de los planetas para estudiar una serie de posibles modelos de formación, entre los que se incluyen varios que se habían sugerido en estudios anteriores. Sabiendo que el disco protoestelar gaseoso influye en las propiedades de migración de los planetas, los científicos también estaban especialmente interesados en explorar cuál podría haber sido la masa mínima del disco para el sistema TRAPPIST-1. Para ello adaptaron el código informático AREPO, que se ha utilizado con éxito en el pasado principalmente para simulaciones cosmológicas.
Los astrónomos concluyen que, de acuerdo con algunas especulaciones anteriores, los siete planetas probablemente se formaron de forma secuencial, cada uno de ellos inicialmente a una distancia de la estrella en la que la temperatura desciende lo suficiente como para que el agua se congele, y luego migra hacia el interior, acumulando lentamente en el camino y deteniéndose cuando su órbita se ve influenciada por la presencia de los otros planetas de forma adecuada. Solo se requiere una masa de disco modesta, de unas 0,04 masas solares, ya que los modelos también tienen en cuenta la distribución del material dentro del disco, y además los astrónomos pueden excluir masas de disco superiores a unas quince veces este valor. El nuevo trabajo demuestra cómo las simulaciones de sistemas planetarios pueden utilizarse para inferir detalles notables sobre cómo se formaron y evolucionaron.
Fuentes, créditos y referencias:
Matthew Z. Heising et al, How Flat Can a Planetary System Get? I. The Case of TRAPPIST-1, The Astrophysical Journal (2021). DOI: 10.3847/1538-4357/abf8a8
Imagen: Concepción artística de los siete planetas del sistema TRAPPIST-1, que orbitan alrededor de la estrella en un plano excepcionalmente plano. Los astrónomos han utilizado la extrema planitud del sistema para restringir las propiedades y la evolución del disco protoplanetario. Crédito: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, IPAC