El sistema estelar GW Orionis tiene tres estrellas orbitando entre sí. Ahora, los investigadores creen que pueden haber encontrado un planeta en este trío de estrellas danzantes y, si es cierto, podría enseñarnos algunas cosas sobre cómo se forman los planetas.

GW Orionis, un sistema estelar triple con una peculiar región interior. A diferencia de los discos formadores de planetas planos que vemos alrededor de muchas estrellas, GW Orionis presenta un disco alabeado, deformado por los movimientos de las tres estrellas en su centro. Esta imagen compuesta muestra las observaciones del disco realizadas por ALMA y SPHERE. Créditos de imagen: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), ESO/Exeter/Kraus et al.

Los sistemas estelares binarios son bien conocidos tanto por los científicos como por los fanáticos de la ciencia ficción. Aunque nuestro propio sistema solar tiene una estrella, los sistemas con dos o incluso tres estrellas no son inusuales. Entre el 40 y el 50% son binarios y el 20% son sistemas de estrellas triples. Si eres un astrónomo que estudia estos sistemas solares, describirlos es más complicado que aquellos con una sola estrella.

Para los sistemas binarios, los investigadores usan el llamado problema de los dos cuerpos para describir cómo las estrellas se moverán y gravitarán entre sí. Sin embargo, el problema de los tres cuerpos es mucho más difícil.

El sistema de tres cuerpos, notoriamente difícil, no tiene una solución exacta. Cuando los tres objetos tienen una masa similar, funcionan en un sistema dinámico aparentemente caótico cuyo movimiento es muy complejo y difícil de describir. Los astrónomos utilizan intensos simuladores computacionales para estimar las órbitas y los movimientos en sistemas tan complejos, especialmente cuando están muy lejos y son difíciles de describir.

Movimiento de tres cuerpos de igual masa inicialmente en reposo, mostrando el centro de masa inmóvil

El sistema GW Orionis posiblemente sea el primer sistema estelar triple que hayamos observado que tenga un planeta orbitándolo. Dos de las estrellas son un sistema binario espectroscópico, como lo revela el efecto Doppler de su movimiento: una estrella está más lejos de nosotros y parece más roja, mientras que la otra está más cerca y parece más azul. El par binario está separado por la misma distancia que la que hay entre la Tierra y el Sol. La tercera estrella está a 8 veces esa distancia del binario. Este tipo de distribución se denomina trinaria jerárquica, donde dos estrellas se orbitan entre sí y una tercera las orbita a ambas.

Los instrumentos de Atacama Large Millimeter Array (ALMA), en Chile, detectaron una nube de polvo y gas que rodea el sistema. En otro observatorio con sede en Chile, el Observatorio Paranal, los instrumentos observaron la deformidad en esa nube. No es un disco horizontal que orbita una estrella, sino un montón de anillos desordenados envueltos alrededor de la estructura interna.

ALMA, en el que ESO es socio, y el instrumento SPHERE en el Very Large Telescope de ESO han fotografiado GW Orionis, un sistema estelar triple con una región interior peculiar. Las nuevas observaciones revelaron que este objeto tiene un disco formador de planetas deformado con un anillo desalineado. En particular, la imagen de SPHERE (panel derecho) permitió a los astrónomos ver, por primera vez, la sombra que este anillo proyecta sobre el resto del disco. Esto les ayudó a descubrir la forma 3D del anillo y el disco en general. El panel izquierdo muestra una impresión artística de la región interna del disco, incluido el anillo, que se basa en la forma 3D reconstruida por el equipo. Crédito: ESO/L. Calada, Exeter/Kraus et al.

El disco tiene tres anillos principales, uno más cerca del triplete y otros dos desalineados del interior. La inclinación se debe a las órbitas de las estrellas, la tercera estrella exterior no está en el plano como el binario, por lo que el movimiento del gas a su alrededor también está distorsionado e inclinado.

Pero el gas distorsionado no sería así solo por la interacción gravitacional entre las estrellas. Entonces, el equipo simuló un escenario en el que un planeta estaría entre una gran brecha entre los anillos internos, en una órbita que es el mismo plano que los binarios. Sus resultados mostraron que el planeta necesita ser masivo para eso, algo así como Júpiter, que podría ganar masa a partir de la nube, en locas series de eventos catastróficos, el planeta se mueve a una posición orbital interna. También es posible que se forme otro planeta a partir del anillo interior que tenga 30 veces la masa de nuestro planeta.

Todo esto es una combinación entre las observaciones y la simulación, si esta es la mejor explicación de lo que hemos medido o no, queda para futuras detecciones. El sistema es enormemente complejo y difícil de describir matemáticamente, incluso con simulaciones es difícil representarlo perfectamente. Por ahora, esto ya es un progreso asombroso que los astrónomos están haciendo para comprender este sistema complejo y lejano.

El estudio fue publicado en MNRAS.

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