Así es el exoplaneta que orbita en sentido opuesto: gira en torno a su estrella “marcha atrás”

Un equipo internacional de astrónomos ha conseguido determinar la geometría orbital del exoplaneta GJ 3090 b mediante observaciones realizadas con NIRPS, un espectrógrafo infrarrojo instalado en el telescopio ESO de 3,6 metros del Observatorio de La Silla, en Chile. El instrumento fue construido con participación del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC).

El planeta había sido localizado previamente por el telescopio espacial TESS mediante el método de tránsito, que permite detectar las pequeñas variaciones periódicas del brillo de una estrella cuando un planeta pasa por delante. Las nuevas observaciones permitieron confirmar GJ 3090 b, calcular su masa y estudiar con precisión la orientación de su órbita.

El resultado sitúa a este mundo entre los casos más singulares conocidos dentro de los sistemas multiplanetarios descritos en el estudio. Su ángulo Psi alcanza aproximadamente 136 grados y, además, su movimiento alrededor de la estrella se produce en dirección opuesta a la rotación de ésta.

El exoplaneta GJ 3090 b rompe la geometría habitual

Los sistemas planetarios suelen formarse a partir del colapso de una nube de gas y polvo. Durante ese proceso aparece un disco alrededor de la estrella en formación, y los planetas nacen dentro de esa estructura. Por ello, lo habitual es que la estrella y los cuerpos que la acompañan compartan una dirección de giro y que las órbitas mantengan una disposición próxima al plano ecuatorial estelar.

El sistema solar responde en buena medida a ese patrón. Sus ocho planetas se desplazan alrededor del Sol en la misma dirección, aunque sus planos orbitales no coinciden exactamente con el ecuador solar. El ángulo Psi presenta valores aproximados de entre 3 y 7 grados, según el planeta, mientras que en el caso terrestre supera ligeramente los 7 grados.

GJ 3090 b se aleja mucho más de esa configuración. Su Psi ronda los 136 grados y su órbita es retrógrada. “La medición del ángulo Psi proporciona pistas sobre la formación y la evolución de los sistemas planetarios. Por lo tanto, es lógico que intentemos medirlo en otros sistemas", explica el estudiante de doctorado del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Ginebra y primer autor del estudio, Yann Carteret. “Para nuestra sorpresa, este exoplaneta no sólo tiene una órbita muy desalineada, sino que, además, orbita de forma retrógrada, en dirección opuesta a la rotación de su estrella”, añade.

El exoplaneta GJ 3090 b gira alrededor de una enana roja

La estrella anfitriona, GJ 3090, pertenece al grupo de las enanas rojas, astros de menor tamaño y temperatura que el Sol. Su planeta tiene un radio 2,2 veces superior al terrestre y una masa 4,5 veces mayor. Por sus características pertenece a la categoría de los subneptunos, que constituye la clase de exoplanetas más abundante en nuestra galaxia.

El telescopio espacial TESS fue el encargado de detectar inicialmente este planeta al registrar los cambios de brillo producidos durante sus tránsitos. Después, el espectrógrafo NIRPS permitió obtener mediciones con la precisión necesaria para estudiar su masa y, especialmente, la relación entre el plano de su órbita y el ecuador de la estrella.

El espectrógrafo está instalado en el telescopio ESO de 3,6 metros situado en La Silla. “El rendimiento de NIRPS ha permitido alcanzar la precisión necesaria para medir el ángulo entre el plano orbital del planeta y el plano ecuatorial de la estrella en el caso de un planeta tan pequeño”, comenta el investigador del IAC y coautor del estudio, Jonay González.

Una órbita retrógrada sin otro cuerpo que la explique

El valor de 136 grados coloca a GJ 3090 b en un grupo muy reducido. Sólo se conocen otros cinco sistemas multiplanetarios con algún planeta cuya desalineación supera los 70 grados. En esos casos existen elementos que pueden ayudar a explicar cómo se alcanzó una geometría orbital tan alejada de la habitual.

El sistema GJ 3090 presenta una diferencia importante: las observaciones no muestran señales de otro objeto masivo, como una estrella o un planeta de gran tamaño, que pudiera haber alterado la trayectoria de GJ 3090 b. Esa ausencia deja abierta la cuestión sobre el origen de su orientación actual.

“La ausencia de un compañero masivo que explique esta órbita inusual nos ha llevado a explorar otras hipótesis”, explica el profesor e investigador del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y coautor del estudio, Vincent Bourrier. “En el caso de GJ 3090, la estrella podría haber acumulado un disco secundario desalineado y retrógrado en el que se formaron posteriormente los planetas del sistema”, concluye.