Un sorprendente sistema planetario descubierto por la misión Kepler de la NASA tiene seis planetas alrededor de una estrella como el Sol, entre ellos cinco planetas en la zona habitable, con órbitas bien cercanas a la estrella. Los astrónomos de la Universidad de California en Santa Cruz, y co-autores analizaron la dinámica orbital del sistema, determinando el tamaño, las masas, y las composiciones probables de los planetas - todos basados en mediciones hechas por el Kepler de la luminosidad cambiante de la estrella anfitriona (llamada Kepler-11) mientras los planetas pasaban frente a ella.
"No sólo es este un sistema planetario sorprendente, sino que también valida un método nuevo y poderoso para medir las masas de los planetas", dijo Daniel Fabrycky, miembro del Hubble postdoctoral de la Universidad de California en Santa Cruz (UCSC), quien dirigió el análisis de la dinámica orbital del sistema. Fabrycky y Jack Lissauer, un científico del Ames Research Center de la NASA, son los autores principales de un estudio sobre el sistemaKepler-11 publicado hoy en la prestigiosa revista científica Nature.
Los cinco planetas interiores del sistema Kepler-11 (que se encuentra a 2,000 años luz de distancia) oscilan en tamaños de 2.3 a 13.5 veces la masa de la Tierra. Sus periodos orbitales duran menos de 50 días, por lo que la orbitan dentro de una región similar a la de Mercurio en nuestro Sistema Solar. El sexto planeta es más grande y se encuentra más lejos de su estrella, con un período orbital de 118 días y una masa indeterminada. "De los seis planetas, los 3 más masivos son potencialmente comoNeptuno y Urano, pero los tres planetas restantes (con las masas menores) son diferentes a cualquier cosa que tenemos en nuestro sistema solar", dijo Jonathan Fortney, profesor asistente de astronomía y astrofísica en la UCSC, quien dirigió el estudio respecto a la comprensión de la estructura y composición de los planetas.
El telescopio espacial Kepler detecta planetas "en tránsito" los cuales, al pasar por delante de su estrella madre, causan perdidas periódicas en el brillo de la estrella. Estas variaciones son entonces medidas por el sensible fotómetro del telescopio.El importe de la reducción del brillo indica a los científicos el tamaño del planeta en términos de su radio. El tiempo entre los tránsitos les dice su periodo orbital. Para determinar las masas de los planetas de este sistema, Fabrycky analizó las ligeras variaciones en los períodos orbitales causados por interacciones gravitatorias entre los planetas.
Más de 100 planetas en tránsito han sido observados por el Kepler y otros telescopios, pero la gran mayoría de ellos son gigantes gaseosos como Júpiter, y casi todos ellos se encuentran en sistemas de un solo planeta. Sin embargo, el sistema Kepler-11 es notable en cuanto al número de planetas, sus pequeños tamaños, y sus cercanas órbitas. Antes de este descubrimiento, los astrónomos habían determinado el tamaño y la masa de sólo tres exoplanetas más pequeños que Neptuno. Ahora, un sistema planetario único ha añadido cinco planetas más. El sexto planeta del sistema Kepler-11 se encuentra tan separado de los demás que el método de perturbación orbital no puede ser utilizado para determinar su masa, dijo Fabrycky.
Este diagrama compara las órbitas de los seis planetas del sistema Kepler-11 con las órbitas de Mercurio y Venus de nuestro Sistema Solar. Crédito: Tim Pyle/NASAComo es el caso de nuestro sistema solar, todos losplanetas orbitando Kepler-11 se encuentran más o menos en el mismo plano. Este hallazgo refuerza la idea de que los planetas se forman en discos aplanados de gas y polvo girando alrededor de una estrella, (disco circumestelar) y el patrón de disco se conserva después de que los planetas se han formado, dijo Fabrycky. "Las órbitas coplanares en nuestro sistema solar inspiraron esta teoría, en primer lugar, y ahora tenemos otro buen ejemplo. Pero esto y la estrella parecida a nuestro Sol son las únicas partes del sistema Kepler-11 que son como el Sistema Solar", dijo.
Las densidades de los planetas (derivadas de lamasa y el radio) dan una idea de sus composiciones.Los seis planetas tienen una densidad menor que la Tierra. "Parece que la composición de dos de losplanetas interiores podría ser en su mayoría agua, posiblemente con una fina capa de gas de hidrógeno y helio en la parte superior, como si fueran mini- Neptunos", dijo Fortney."Los que se encuentran más lejos tienen una densidad menor que el agua, lo que parece indicar una atmósfera más significativa de helio e hidrógeno".
Eso es sorprendente, ya que un planeta pequeño y caliente debe tener dificultades para aferrarse a una atmósfera ligera."Estos planetas están sujetos a temperaturas muy altas debido a la cercanía de sus órbitas a la estrella, y mientras más calientes, mayor es la gravedad que necesitan para mantener la atmósfera", dijo Fortney. "Mis alumnos y yo pensamos que todos estos planetas probablemente comenzaron con una atmósfera más masiva de hidrógeno y helio, y podemos ver restos de estas atmósferas en los planetas que se encuentran más alejados de la estrella. Los más cercanos probablemente han perdido la mayor parte de ella".
Una de las razones por la cual un sistema de seis planeta es tan emocionante es que permite a los científicos hacer este tipo de comparaciones entre los planetas dentro del sistema mismo. "Esto realmente tiene gran alcance, ya que podemos averiguar qué ha pasado con este sistema en su conjunto", dijo Fortney. "Gracias a la ciencia planetaria comparativa es que hemos llegado a comprender nuestro Sistema Solar, así que esto es mucho mejor que simplemente encontrar planetas solitarios del tamaño de Júpiter alrededor de otras estrellas".
Concepción artística del sistema Kepler-11 y sus seis planetas. Crédito: Tim Pyle/NASA.Por ejemplo, la presencia de pequeños planetas con atmósferas de helio e hidrógeno, sugiere que este sistema se formó relativamente rápido, dijo Fortney. Los estudios indican que los discos estelares pierden sus gases de hidrógeno y helio durante los primeros 5 millones de años. "Esto nos dice cuán rápido los planetas pueden ser formados. En el sistema Kepler-11 los planetas interiores están tan juntos que parece poco probable que se formaron donde ahora se encuentran", agregó. "Por lo menos algunos se formaron más lejos y migraron hacia el interior. Si un planeta está incrustado en un disco de gas, la resistencia en él lleva al planeta en espiral hacia el interior a través del tiempo. Así que la formación y la migración planetaria de este sistema tuvo que suceder de una manera relativamente rápida", concluye Fortney.
fuente:nasa / LIC:RENE DAVILA / 130112
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