Exoplaneta GJ 3090 b orbita en sentido retrógrado sin influencia de compañeros masivos

Un equipo internacional liderado por la Universidad de Ginebra (UNIGE) y en el que participa personal investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ha identificado un exoplaneta "rebelde", denominado GJ 3090 b, que orbita en sentido contrario al de su estrella. Este enigma, del que se ha hecho eco la revista Astronomy & Astrophysics, resulta aún más complejo, ya que en el sistema planetario no existe ningún compañero masivo capaz de influir y, por lo tanto, de explicar esta configuración.

El IAC explica que una estrella y sus planetas se forman cuando una nube de gas y polvo colapsa sobre sí misma en algún lugar del espacio; a continuación, la nube forma un disco alrededor de la estrella naciente, en cuyo interior se formarán los planetas. Esta protoestrella y su disco giran entonces en la misma dirección.

En este escenario ideal, ahonda el IAC, los planetas formados en el disco se moverán en la misma dirección que la rotación de su estrella y en el mismo plano que el ecuador estelar, perpendicular al eje de rotación. A esto se le conoce como sistemas alineados.

En el caso del sistema solar, los ocho planetas orbitan en la misma dirección que el Sol, pero existe un pequeño ángulo entre sus planos orbitales y el plano ecuatorial del Sol. Este ángulo, a menudo denominado Psi, varía entre aproximadamente tres y siete grados, dependiendo del planeta. En el caso de la Tierra, por ejemplo, es de algo más de siete grados.

Esta pequeña desviación respecto al escenario ideal podría reflejar perturbaciones que se produjeron durante la formación de nuestro sistema solar, como un encuentro con otra estrella o un colapso asimétrico de la nube inicial. "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 planetarios", explica Yann Carteret, estudiante del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y primer autor del estudio.

"Para nuestra gran sorpresa, el planeta GJ 3090 b no solo tiene una órbita muy desalineada, sino que además orbita de forma retrógrada, en dirección opuesta a la rotación de su estrella", añade. GJ 3090 es una enana roja, una estrella más fría y más pequeña que el Sol.

El planeta GJ 3090 b, que orbita alrededor de ella, fue detectado por primera vez por el telescopio espacial TESS, que escanea el cielo en busca de tránsitos (pequeñas variaciones periódicas en el brillo de una estrella causadas por el paso de un planeta por delante de ella). El planeta tiene un radio 2,2 veces mayor que el de la Tierra y una masa 4,5 veces superior, lo que lo convierte en un subneptuno, la clase más abundante de exoplanetas en nuestra galaxia.

En esta investigación se utilizó un instrumento NIRPS (Near InfraRed Planet Searcher) —un espectrógrafo ultraestable instalado en el telescopio de 3,6 metros en el Observatorio de La Silla (Chile)- para detectar otros dos planetas del sistema, confirmar la presencia de GJ 3090 b, medir su masa y, sobre todo, determinar su inusual configuración orbital.

"El rendimiento de NIRPS en el infrarrojo 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 Jonay González, investigador del IAC, responsable de la participación española en el proyecto y coautor del estudio.

El ángulo Psi de GJ 3090 b es de aproximadamente 136 grados. Solo se conocen otros cinco sistemas multiplanetarios que alberguen un planeta desalineado con un ángulo superior a 70 grados. Sin embargo, a diferencia de esos otros sistemas, no hay indicios de que haya un objeto masivo (otra estrella o planeta) orbitando alrededor de GJ 3090 que pudiera ser el responsable de esta configuración.

"La ausencia de un compañero masivo que explique esta órbita inusual nos ha llevado a explorar otras hipótesis", explica Vincent Bourrier, profesor e investigador del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y coautor del estudio. "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.

La participación española en el desarrollo de NIRPS estuvo coordinada desde el IAC, que contribuyó al diseño, desarrollo y puesta en marcha del haz de fibras del instrumento. Por parte del IAC, además de Jonay González Hernández, han participado en el reciente estudio Vera Passegger, Rafael Rebolo, Alejandro Suárez Mascareño y Atanas Stefanov.