Un exoplaneta rebelde orbita en sentido contrario a la rotación de su estrella y plantea nuevas preguntas sobre cómo se forman y evolucionan los sistemas planetarios. Se trata de GJ 3090 b, un planeta situado a unos años luz de la Tierra cuya órbita presenta una desalineación extrema: su ángulo orbital es de aproximadamente 136 grados, lo que significa que se mueve prácticamente en dirección contraria a la rotación de su estrella.
Lo más desconcertante es que no hay otro planeta masivo ni una estrella compañera conocida que pueda explicar cómo llegó a adoptar una órbita tan extraña.
El hallazgo ha sido realizado por un equipo internacional liderado por la Universidad de Ginebra (UNIGE), con participación de investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). El estudio se ha realizado utilizando el espectrógrafo NIRPS, construido con participación del IAC e instalado en el telescopio de 3,6 metros del Observatorio de La Silla, del Observatorio Europeo Austral (ESO), en Chile. Los resultados se han publicado en la revista Astronomy & Astrophysics.
Un planeta que gira en sentido contrario a su estrella
Cuando se forma un sistema planetario, la situación esperada es relativamente ordenada. Una nube de gas y polvo colapsa por efecto de la gravedad y da lugar a una estrella rodeada por un disco de material. A partir de ese disco se forman los planetas.
En este escenario, la estrella y los planetas deberían compartir aproximadamente la misma dirección de movimiento. Los planetas también deberían orbitar cerca del plano ecuatorial de su estrella. A estos sistemas se les denomina sistemas alineados.
El Sistema Solar ofrece un ejemplo bastante cercano a este modelo. Los ocho planetas orbitan alrededor del Sol en la misma dirección, aunque existe un pequeño ángulo entre sus planos orbitales y el plano ecuatorial solar. Este ángulo, denominado Psi, oscila aproximadamente entre 3 y 7 grados dependiendo del planeta. En el caso de la Tierra es de algo más de 7 grados. GJ 3090 b rompe por completo este patrón.
“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”, comenta Yann Carteret, estudiante de doctorado 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 b tiene una órbita de 136 grados
El dato que hace especialmente extraño a este exoplaneta es su ángulo Psi, de aproximadamente 136 grados. Una órbita con este grado de inclinación implica que GJ 3090 b no se limita a estar ligeramente desplazado respecto al plano de su estrella, sino que se mueve en una configuración fuertemente desalineada y retrógrada.
Solo se conocen otros cinco sistemas multiplanetarios que alberguen un planeta desalineado con un ángulo superior a 70 grados. Sin embargo, GJ 3090 b presenta una diferencia importante respecto a esos casos: no existen indicios de un objeto masivo que pueda haber provocado esta configuración orbital.
Normalmente, una estrella compañera o un planeta muy masivo podría ejercer durante millones de años una influencia gravitatoria capaz de modificar la órbita de otro planeta. En GJ 3090, esa explicación no parece estar disponible.
Y ahí reside uno de los principales enigmas del descubrimiento.
Un sistema planetario alrededor de una enana roja
GJ 3090 es una enana roja, un tipo de estrella más pequeña y fría que el Sol. A su alrededor orbita GJ 3090 b, un planeta que fue detectado inicialmente por el telescopio espacial TESS mediante el método de los tránsitos.
Cuando un planeta pasa por delante de su estrella desde nuestra perspectiva, bloquea una pequeña parte de su luz y provoca una disminución periódica de su brillo. Esas variaciones permiten detectar planetas que, de otro modo, serían extremadamente difíciles de observar.
GJ 3090 b tiene un radio 2,2 veces superior al de la Tierra y una masa unas 4,5 veces mayor. Por sus características pertenece a la categoría de los subneptunos, uno de los tipos de exoplanetas más abundantes de nuestra galaxia. Pero el estudio del sistema permitió descubrir algo más.
NIRPS permite medir la extraña órbita del exoplaneta
Los investigadores utilizaron NIRPS, un espectrógrafo ultraestable instalado en el telescopio ESO 3.6m del Observatorio de La Silla. El instrumento permitió detectar otros dos planetas del sistema, confirmar la presencia de GJ 3090 b y medir su masa. Pero uno de sus resultados más importantes ha sido determinar su inusual configuración orbital.
La precisión alcanzada por NIRPS resulta especialmente relevante porque GJ 3090 b es un planeta relativamente pequeño. “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.
La participación del Instituto de Astrofísica de Canarias en la construcción y utilización de NIRPS ha permitido así contribuir a la caracterización de un sistema planetario cuya arquitectura se aparta de lo esperado.
¿Cómo ha llegado GJ 3090 b a orbitar al revés?
La gran pregunta que plantea el descubrimiento es cómo pudo GJ 3090 b terminar en una órbita tan inclinada y retrógrada. La explicación habitual basada en la influencia de un objeto masivo no parece aplicable en este sistema, ya que no se ha encontrado ningún compañero suficientemente masivo que pueda justificar la 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.
Una de las posibilidades apunta a la propia historia de formación del sistema. “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 Bourrier.
Esta hipótesis plantea un escenario diferente al modelo más sencillo de formación planetaria: en lugar de que el planeta haya sido desplazado posteriormente de su órbita original, podría haberse formado desde el principio en un entorno de material que ya estaba desalineado respecto a la estrella.
Un laboratorio para entender cómo nacen los sistemas planetarios
El interés de GJ 3090 b va más allá de encontrar un exoplaneta con una órbita extraña. Su configuración ofrece a los astrónomos una oportunidad para estudiar cómo se forman y evolucionan los sistemas planetarios.
La medición del ángulo Psi permite comparar la arquitectura de otros sistemas con la del Sistema Solar y buscar pistas sobre los procesos que pueden alterar las órbitas planetarias.
En el caso de GJ 3090 b, la combinación de una órbita de 136 grados, movimiento retrógrado y ausencia de un compañero masivo evidente convierte al sistema en un caso especialmente interesante para poner a prueba los modelos sobre la formación y evolución de los planetas.
El descubrimiento no solo muestra que los sistemas planetarios pueden ser mucho más variados de lo que sugiere nuestro propio Sistema Solar. También plantea una pregunta todavía abierta: qué ocurrió alrededor de GJ 3090 para que uno de sus planetas acabara orbitando prácticamente al revés que su estrella.
