Un estudio revela que los planetas gigantes podrían alcanzar su “madurez” mucho antes de lo que se pensaba

Recreación artística del sistema planetario V1298 Tau. Crédito: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC)

Un equipo internacional de científicos, en el que participan investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) junto con otras instituciones de España, Italia, Alemania, Bélgica, Reino Unido y México, ha podido medir las masas de los planetas gigantes del sistema V1298 Tau, de apenas 20 millones de años de edad. Hasta ahora no se habían obtenido datos de las masas de planetas gigantes tan jóvenes. El reciente hallazgo evidencia que este tipo de objetos ya ha alcanzado su tamaño final en estadios muy tempranos de su evolución. En el estudio se han utilizado medidas de velocidad radial de los espectrógrafos HARPS-N, en el Observatorio Roque de los Muchachos (ORM), y CARMENES, en el Observatorio de Calar Alto. Los resultados se publican hoy en la revista Nature Astronomy.

El estudio, liderado por el investigador del IAC Alejandro Suárez Mascareño, ha podido medir las masas de los planetas gigantes que orbitan a la joven estrella de tipo solar V1298 Tau, mostrando que son similares a las de los planetas gigantes del Sistema Solar o de otros sistemas conocidos que están en su madurez. Estas medidas son las primeras que se obtienen de planetas gigantes tan jóvenes.

“La caracterización de planetas muy jóvenes es extraordinariamente difícil –comenta Alejandro Suárez Mascareño, primer autor de la publicación­–. Sus estrellas presentan niveles de actividad muy altos y hasta hace muy poco era impensable siquiera intentarlo”. Y añade: “Solo gracias a la combinación de detecciones hechas con telescopios espaciales, combinadas con campañas intensas de velocidad radial, y el uso de las técnicas de análisis más avanzadas, es posible empezar a ver lo que está ocurriendo en estadios tan tempranos de la evolución de los sistemas planetarios”.

Los planetas V1298 Tau b y e, que fueron descubiertos por un equipo liderado por Trevor David (JPL) utilizando datos del telescopio espacial Kepler de la NASA, tienen periodos orbitales de 24 y 40 días respectivamente, y masas similares a la de Júpiter. Para medir sus masas ha sido necesario separar las señales generadas por estos planetas de la que corresponde a la actividad de la estrella, casi diez veces mayor. 

Según el estudio, la medida de estas masas pone a prueba las ideas actuales sobre la formación de sistemas planetarios. “Durante muchos años los modelos teóricos nos han dictado que los planetas gigantes comienzan su evolución siendo cuerpos con un tamaño mayor, para más tarde contraerse a lo largo de cientos o incluso miles de millones de años”, explica Víctor J. Sánchez Béjar, investigador del IAC y coautor del trabajo. “Ahora sabemos que en realidad pueden alcanzar un tamaño similar al de los planetas del Sistema Solar en muy poco tiempo”, señala.

V1298 Tau
Comparación del tiempo de contracción esperado y observado para los planetas del sistema V1298 Tau. Crédito: Gabriel Pérez Díaz, SMM 

El estudio de sistemas jóvenes da pistas a los investigadores de lo que ocurrió durante la infancia de nuestro sistema solar. “Todavía no sabemos si V1298 Tau es un caso normal y su evolución es similar a la de la mayoría de planetas o si nos encontramos ante un caso excepcional; si este fuese el escenario normal, significaría que la evolución de planetas como Júpiter y Saturno podría haber sido muy diferente de la que pensamos”, comenta Nicolas Lodieu, investigador del IAC y también coautor del trabajo. Los resultados de este trabajo ayudan a construir una idea más sólida de la evolución temprana de sistemas planetarios como el nuestro.

Para alcanzar la medida de estas masas, el estudio ha necesitado un importante esfuerzo observacional y la colaboración de múltiples observatorios e instituciones de diferentes países. Se han combinado medidas de velocidad radial de varios instrumentos como el espectrógrafo ultraestable de alta resolución HARPS-N, instalado en el Telescopio Nazionale Galileo (TNG) del Observatorio Roque de los Muchachos; el espectrógrafo de alta resolución CARMENES, en el observatorio de Calar Alto; el espectrógrafo HERMES, en el telescopio Mercator, también en el ORM; y el espectrógrafo SES, instalado en el telescopio STELLA del Observatorio del Teide. Para hacer el seguimiento continuo de las variaciones de actividad de la estrella se han usado observaciones tomadas desde el Observatorio de Las Cumbres, una red de telescopios situada alrededor del mundo. 

Además de los investigadores Alejandro Suárez Mascareño, Victor J. Sánchez Béjar y Nicolas Lodieu, desde el IAC también han colaborado en esta publicación los investigadores Rafael Rebolo López, Felipe Murgas, Jonay González Hernández, Carlos Cardona Guillén, Borja Toledo Padrón, Patricia Chinchilla, Emma Esparza Borges, Mahmoud Oshagh, Enric Pallé y Hannu Parviainen

Artículo: Suarez Mascareño, A. et al.: "Rapid contraction of giant planets orbiting the 20 million-years old star V1298 Tau", Nature Astronomy, Nov. 2021. DOI: 10.1038/s41550-021-01533-7

Contacto en el IAC:

Alejandro Suárez Mascareño, alejandro.suarez.mascareno [at] iac.es
Víctor J. Sánchez Béjar, vbejar [at] iac.es
Nicolas Lodieu, nlodieu [at] iac.es

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