Un grupo de investigadores ha determinado que hay un tercer exoplaneta en el sistema Kepler-47. Se trata de Kepler-47d y hace que estemos ante uno de los lugares más interesantes para estudiar en la Vía Láctea. Porque es un sistema formado por dos estrellas…

La herencia del telescopio Kepler

El telescopio Kepler ya no está operativo. Su misión terminó en noviembre de 2018, pero sus datos todavía serán procesados durante mucho tiempo. Es, precisamente, en esas observaciones donde se ha detectado la presencia de Kepler-47d. El sistema no es ni mucho menos desconocido. En 2012, ya se descubrió que Kepler-47 tiene dos exoplanetas a su alrededor. Es uno de los pocos casos de sistemas circumbinarios que conocemos. Es decir, planetas que orbitan alrededor de dos estrellas.

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Concepto artístico del telescopio espacial Kepler en el espacio. Crédito: NASA

De una manera bastante literal, son sistemas que nos recuerdan al del popular Tatooine de Star Wars. Aunque, en este caso, no podemos esperar encontrarnos con un mundo rocoso que pueda ser el hogar de algún joven Jedi… Pero vayamos por pasos. El sistema de Kepler-47 está formado por Kepler-47A, una estrella de tipo G (una enana amarilla, como el Sol) y Kepler-47B, una estrella de tipo M (y más concretamente, una enana roja). Esta última orbita alrededor de su compañera en 7,5 días terrestres, lo que lo convierte en uno de los sistemas binarios más compactos conocidos.

Todo el conjunto de Kepler-47 es un sistema muy compacto. Los tres planetas se encuentran en órbitas más pequeñas que la de la Tierra alrededor de nuestra estrella. Se encuentra a 3 340 años-luz del Sistema Solar, en la constelación del Cisne, y la detección de Kepler-47d ha sido posible gracias a una técnica que ha dado muchos frutos en el pasado. El método de tránsito, que en este caso ha sido particularmente llamativo.

La cambiante señal de Kepler-47d

Como quizá sepas, el método de tránsito consiste en observar la luz de una estrella y captar caídas en su brillo. Desde nuestra perspectiva, esa caída solo se puede deber al paso de un objeto por delante del astro. Es una caída mínima pero que nuestros instrumentos pueden detectar. Ha sido responsable de un gran número de descubrimientos. En el caso de exoplanetas circumbinarios, específicamente, ha permitido descubrir una decena. Kepler-47 es el único sistema binario en el que se ha detectado más de un planeta a su alrededor.

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Órbitas de los planetas del sistema de Kepler-47. Crédito: Jerome Orosz/William Welsh et al

Algo que, de por sí, ya es motivo suficiente de interés. En los datos de 2012, en realidad, ya había indicios de que podría haber un tercer planeta. Pero las señales eran demasiado débiles como para no poder descartar otras posibilidades. Quizá simplemente fuese ruido. Es decir, que no hubiese nada de nada. Con el paso del tiempo, sin embargo, y a medida que el plano de la órbita de Kepler-47d cambiaba, su señal era cada vez más intensa. Es decir, más fácil de detectar con nuestras herramientas. El cambio, desde 2012, fue radical.

Pasó de ser el planeta más difícil de detectar, de los tres que orbitan alrededor de Kepler-47, a ser el que producía la señal más identificable hacia 2016. Además, nos encontramos con un planeta que encaja justo en medio de los que ya conocíamos. Por sus características (duración de órbita y otros factores) ofrece pistas sobre cómo podría ser el proceso de formación y migración de los planetas en los sistemas circumbinarios. Según los investigadores, el sistema tiene una configuración orbital estable en una escala de, por lo menos, 100 millones de años.

Qué sabemos de Kepler-47d

Comenzando desde las estrellas, el primer planeta es Kepler-47b. Es el triple de grande que la Tierra y tiene una órbita de 49 días terrestres. El segundo es Kepler-47d, 7 veces más grande que nuestro planeta y con una órbita de 187 días. Finalmente, el más alejado, Kepler-47c, tiene casi cinco veces el tamaño de la Tierra y completa su órbita en 303 días. Por su configuración, este sistema nos lleva a una observación del telescopio Kepler que resulta muy intrigante. Los sistemas compactos, con planetas de poca densidad son muy comunes.

Concepto artístico de Kepler-47b, Kepler-47d y Kepler-47c.
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Concepto artístico del tamaño relativo de los tres exoplanetas del sistema Kepler-47. Kepler-47b (izquierda), Kepler-47d (centro), Kepler-47c (derecha). Crédito: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle

Los tres planetas tienen una densidad inferior a la de Saturno. Algo que se ha observado con frecuencia en los hallazgos de Kepler y que resulta desconcertante. Porque el hallazgo de Kepler-47 indica que este tipo de sistemas es común y que su formación es posible tanto en torno a estrellas individuales como a estrellas en sistemas múltiples. Pero ese mecanismo no fue el que tuvo lugar en el Sistema Solar. ¿Por qué? De momento no parece haber respuestas claras para esa pregunta. Harán falta más observaciones (y sistemas) para saberlo.

También conocemos la temperatura de equilibrio planetario. Es decir, la temperatura teórica que tendrían si solo se considera la cantidad de energía recibida de sus estrellas. La de la Tierra, es de -18ºC (ya que no se tiene en cuenta el efecto, por ejemplo, de la atmósfera). Kepler-47b, el más cercano, tiene la más alta con 169ºC. Mientras que Kepler-47d y Kepler-47c tienen temperaturas de equilibrio de 10ºC y -32ºC. No solo eso, los investigadores también han observado que Kepler-47d y Kepler-47c están interaccionando gravitacionalmente.

La formación del sistema de Kepler-47

El comportamiento del sistema es muy interesante. Kepler-47d y Kepler-47c no están en resonancia orbital, pero están intercambiando momento angular. Eso provoca que sus órbitas vean su excentricidad e inclinación modificada con el paso del tiempo. Los propios investigadores explican que esta configuración, con los tres planetas describiendo órbitas casi circulares y en el mismo plano, no parece el resultado de perturbaciones gravitacionales. Es decir, no llegaron a las posiciones que ocupan en la actualidad de forma caótica.

Kepler-47d: El tercer exoplaneta en torno a dos soles
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Concepto artístico del sistema Kepler-47 y sus tres planetas. Crédito: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle

En su lugar, debió ser un proceso de migración bastante suave, que se produjo en el disco protoplanetario que rodeaba a las dos estrellas durante las primeras etapas de formación del sistema de Kepler-47. En cualquier caso, no hay motivos para encontrar vida. Los tres planetas tienen una densidad inferior a la de Saturno y, por tanto, probablemente tengan grandes atmósferas de hidrógeno y helio. Tanto Kepler-47d como Kepler-47c parecen estar en la zona habitable, pero no deberíamos esperar encontrar vida en ambos.

Queda, por otro lado, la intrigante posibilidad de que alguno de estos mundos pueda tener a su alrededor una luna rocosa. En función de diferentes parámetros, si fuese así, quizá ese satélite sí podría ofrecer las condiciones apropiadas para el desarrollo de la vida. Pero, lógicamente, el primer paso para considerar esa posibilidad sería el descubrimiento de una exoluna en el sistema de Kepler-47. Sea como fuere, este hallazgo es una buena muestra de que el telescopio Kepler sigue siendo, a pesar de ya no estar operativo, una gran herramienta.

Estudio

El estudio es J. Orosz, W. Welsh, N. Haghighipour et al.; «Discovery of a Third Transiting Planet in the Kepler-47 Circumbinary System». Publicado en la revista The Astronomical Journal el 16 de abril de 2019. Puede ser consultado en este enlace.

Referencias: Centauri Dreams