Los sistemas estelares múltiples son diferentes de nuestro sistema solar de una sola estrella, pero son comunes en toda la galaxia. Uno de los primeros binarios descubiertos fue Mizar en la Osa Mayor en 1650 por Giovanni Battista Riccioli. Desde entonces, los astrónomos han descubierto muchos sistemas con dos o más estrellas. La gran mayoría de los que se han descubierto hasta ahora tienen dos estrellas, pero algunos tienen tres o incluso cuatro estrellas.

Pero, ¿estos sistemas también tienen planetas que orbitan alrededor de estas estrellas? Ahora esa es una pregunta muy diferente.

La idea de un planeta orbitando múltiples estrellas suena un poco a ciencia ficción. De hecho, la ficción ha abrazado la posibilidad muchas veces. El más famoso es Star Wars Tatooine, pero hay otros ejemplos. Asimovs Nightfall muestra el sistema del planeta Lagash, orbitando entre seis estrellas. Pero dejando de lado la ficción, ¿es posible que un planeta orbite tales sistemas o incluso sea habitable?

Luke Skywalker mira la puesta de sol en Tatooine, una puesta de sol que presenta dos estrellas.

Muchos cuerpos son un problema

El primer problema es encontrar una buena órbita. Los sistemas de cuerpos múltiples son complejos y caóticos, y tener una órbita estable alrededor de más de una estrella es bastante desafiante. Los sistemas de dos cuerpos (digamos, cuando hay una estrella y un planeta) son relativamente fáciles de entender, pero cuando agrega un tercer cuerpo al sistema, ahora hay una acción/reacción entre tres cuerpos que no es algo simple de escribir. en ecuaciones y da como resultado un sistema caótico. Este es el famoso problema de los tres cuerpos.

Si tiene cuatro o incluso más cuerpos, el sistema se complica aún más con más ecuaciones. Este tipo de sistema es caótico, lo que significa que cambiar las condiciones iniciales aunque sea ligeramente tendrá grandes consecuencias en su movimiento.

Trayectorias aproximadas de tres cuerpos idénticos situados en los vértices de un triángulo escaleno y con velocidades iniciales cero. Se ve que el centro de masa, de acuerdo con la ley de conservación de la cantidad de movimiento, permanece en su lugar.

Una forma de resolver el problema de los tres cuerpos es pretender que es un sistema de dos cuerpos considerando solo los objetos más masivos. Sin embargo, esto no es ideal, especialmente si desea predecir eclipses con precisión.

Las cosas se volvieron mucho más fáciles con las computadoras, ya que ahora puedes calcular órbitas en lugar de solo resolver ecuaciones. Por ejemplo, las computadoras se pueden usar para encontrar el mejor lugar para colocar un telescopio, encontrar soluciones para órbitas de satélites en otros planos, calcular las órbitas de asteroides, planetas, etc. Por ejemplo, algunas soluciones complicadas para el problema de los tres cuerpos solo aparecieron en 2013 con Milovan uvakov, V. Dmitrainovi proporcionando 13 soluciones.

El hecho de que un sistema sea caótico (en este caso el problema gravitacional de los 3 cuerpos) no excluye la existencia de una solución periódica estable, donde una pequeña perturbación permanece pequeña y solo las grandes perturbaciones explotan exponencialmente. Wikimedia Commons.

Lo que esto nos dice es que se necesitan condiciones muy específicas para que un planeta coexista orbitando dos o más estrellas. Cuantas más estrellas agregue, más improbable será que una planta pueda durar en las condiciones. Por lo tanto, es bastante improbable que exista el planeta Asimovs Nightfall llamado Lagash, ya que orbitaba seis estrellas (aunque no necesariamente imposible). El planeta de la historia tendría que estar en una órbita binaria con una enana roja, ambos orbitando la estrella central. Las otras 4 estrellas deberían estar orbitando el sistema central, formando pares de estrellas binarias que bailan juntas. Según la historia, el día de Lagash dura 2.049 años, lo que no puede ser correcto, el día máximo para un sistema tan complejo sería de 2 meses, según estimaciones de un astrofísico.

Las posibilidades de un día largo y la descripción del sistema fueron probadas por el astrofísico Sean Raymond en su blog PlanetPlanet, que incluye otros planetas ficticios. Un sistema aún más complejo que ese fue presentado en la primera temporada de Star Trek: Picard, un sistema de 8 estrellas presentado como conocido por los romulanos como un sistema antiguo. El octonario se describe como realmente raro, no es de extrañar, la dificultad para resolver un problema de 9 cuerpos (planeta más las 8 estrellas) es bastante aterrador. La única explicación posible presentada en el programa fue que el sistema tenía que ser artificial, ya que es naturalmente casi imposible de existir. No es necesariamente incorrecto si quieres pretender que fue construido por una civilización en lugar de formarse naturalmente, pero por lo demás, es bastante cuestionable.

Viviendo con gigantes

Entonces, ¿cuál es la mejor (léase: la más realista) órbita para que un planeta sobreviva entre múltiples estrellas?

Concepción de los artistas de los tres soles y el planeta del tamaño de Júpiter recién descubierto desde la perspectiva de una luna hipotética que orbita el planeta. HD 188753Ab. Wikimedia Commons.

Los planetas pueden sobrevivir alrededor de sistemas binarios orbitando cada estrella o orbitando ambas estrellas. Las órbitas donde el planeta puede ver las estrellas cuando está en el centro de la órbita son más estables, se llaman planetas circumbinarios. Esto es lo que imaginamos en nuestras mentes en los primeros planetas como Tatooine. De hecho, el primer circumbinario fue detectado en 2011 por la misión Kepler denominada Kepler-16b. El planeta no es habitable, un planeta gaseoso frío.

Otro tema de estabilidad son las inclinaciones orbitales. Si la inclinación es demasiado alta con respecto a las binarias, la órbita se vuelve más excéntrica, con el riesgo de acercarse demasiado a las estrellas, esto se denomina mecanismo de Lidov-Kozai. El planeta Octonary y Lagash serían muy difíciles de mantener, pero Tatooine es mucho más fácil.

Un ejemplo notable es el sistema de estrella triple HD 188753. Primero se descubrió el sistema estelar triple y luego, en 2005, se anunció un planeta candidato que orbitaba alrededor de la estrella principal del sistema estelar triple. Este no es el primer planeta conocido en un sistema estelar triple, por ejemplo, el planeta 16 Cygni Bb había sido descubierto antes, orbitando uno de los componentes de un amplio sistema triple también en la constelación de Cygnus.

puesta de sol

¿Cómo sería la vida para aquellos que viven en un sistema de múltiples estrellas? Comencemos una vez más con algo como Tatooine, en un sistema binario. Como el sistema más simple, con una órbita circumbinaria, es bastante estable. Siempre que la órbita no sea una locura, el siguiente criterio es la habitabilidad.

Hasta ahora sabemos por la Misión Kepler que existen más de 2100 sistemas estelares múltiples, en su mayoría binarios y algunos sistemas estelares triples. En esta lista, alrededor del 8% de las detecciones de Kepler tienen un sistema de alojamiento de planetas. Kepler 64 es uno en un sistema cuádruple. Muy recientemente, el conjunto de datos de Gaia de la Agencia Espacial Europea mostró aún más estrellas que podrían estar en sistemas binarios.

En 2014, Mller y Haghighipour calcularon las diferentes zonas habitables para algunos de los multisistemas encontrados por Kepler. Los resultados se basan en la radiación de cada estrella que llega a la atmósfera de los exoplanetas. Esto deja dos regiones de la zona habitable: la zona habitable estrecha, donde el efecto invernadero protege al planeta de la congelación, y la zona habitable empírica donde el clima del planeta podría variar desde el de Venus hasta el de Marte temprano, es decir, podría ser realmente caliente y brutal o un entorno que razonablemente podría sostener agua líquida.

Órbita (blanca) y zona habitable (verde) de Kepler-453b. Figura/Película cortesía de Tobias Mller (Instituto de Astronomía y Astrofísica, Universidad de Tbingen) obtenida de la calculadora HZ tipo P (http://astro.twam.info/hz-ptype, Kaltenegger & Haghighipour (2013) y Haghighipour & Kaltenegger (2013)).

Los sistemas triples son más complicados. Si el planeta mantiene una circun-órbita (una órbita alrededor de ambas estrellas), no es tan diferente de las separaciones de habitabilidad que vemos con una sola estrella. Pero las cosas se ponen raras para las órbitas complicadas entre las estrellas. Las estrellas pueden hacer variar la zona de habitabilidad en función de su movimiento con respecto a las estrellas más grandes.

Órbita (blanca) y zona habitable (verde) de KID 5653126 Caso 1. Figura/Película cortesía de Tobias Mller (Instituto de Astronomía y Astrofísica, Universidad de Tbingen) obtenida de la calculadora HZ tipo P (http://astro.twam. info/hz-ptype, Kaltenegger y Haghighipour (2013) y Haghighipour y Kaltenegger (2013)).

Incluso se pueden medir órbitas más complejas, el caso de una órbita en forma de ocho, por ejemplo, hace que sea poco probable que un planeta encuentre una órbita estable para sobrevivir en ese entorno.

Órbita (blanca) y zona habitable (verde) de la órbita en forma de ocho. Figura/Película cortesía de Tobias Mller (Instituto de Astronomía y Astrofísica, Universidad de Tbingen) obtenida de la calculadora HZ tipo P (http://astro.twam.info/hz-ptype, Kaltenegger & Haghighipour (2013) y Haghighipour & Kaltenegger (2013)).

Todavía necesitamos encontrar más planetas que vivan en un sistema estelar múltiple, luego intentar estimar la habitabilidad. Tatooine parece posible, los otros ejemplos no tanto, serían necesarias órbitas muy exóticas. Sería casi imposible mantener vida basada en el carbono en planetas como este. Los seres de tal planeta tendrían que estar muy adaptados a este entorno. Es comprensible que un árbol evolucione y viva dentro de los 2 meses del día, hacen algo similar para cambiar sus hojas para el invierno. Pero para seres como los mamíferos, la supervivencia aquí no sería tan fácil si pudiera suceder.

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