Hem trobat un planeta que no podíem predir

“Va ser una enorme sorpresa descobrir aquest planeta”, explica Juan Carlos Morales. “No podríem haver predit la seva existència pel que sabíem fins llavors, les estadístiques no ho contemplaven”.

Un equip internacional de més de 180 astrònoms liderat per Morales ha trobat un sistema que trenca els motlles de la teoria convencional de formació de planetes. Situat a la constel·lació de l’Óssa Major, a 31 anys llum de la Terra, està format per una petita estrella anomenada GJ 3512 i un exoplaneta gegant. El descobriment es va publicar a la revista Science.

Com és l’estrella GJ 3512?
És el que anomenem una nana vermella de tipus M, molt petita i molt més freda que el Sol. Pertany al tipus més petit d’estrelles.

Com detectar un planeta al costat d’ella?
Gràcies al projecte CARMENES, dedicat a la recerca de planetes al voltant d’estrelles poc massives del nostre entorn. L’instrument CARMENES, instal·lat en el telescopi de 3,5 metres de l’Observatori de Calar Alto, a Almeria, fa tres anys observant una mostra de 300 estrelles i aquesta és una d’elles.

Com funciona?
És un espectrògraf. Divideix l’espectre de la llum de les estrelles en tots els seus colors. Les línies de l’espectre, generades pels elements que les formen, ens permeten determinar a quina velocitat s’acosten i s’allunyen les estrelles de nosaltres, a causa de la influència gravitatòria de planetes que orbiten al seu voltant. És el que s’anomena velocitat radial.

Com es pot deduir la velocitat a partir de la llum?
Utilitzem l’efecte Doppler, el mateix que fan servir els radars de trànsit amb el so per mesurar les velocitats dels cotxes. La velocitat de les estrelles en apropar-se i allunyar-se canvia una mica la longitud d’ona de la llum i això ens permet mesurar el seu moviment.

Què van trobar?
Vam veure que l’estrella GJ 3512 tenia una tendència interessant, així que la vam començar a observar pràcticament cada nit, fins que vam detectar que la seva velocitat radial variava en 150 metres per segon al llarg d’un cicle de dos-cents dies. L’única manera d’explicar-ho és que hi hagi un planeta al seu voltant d’una massa d’ordre de mig Júpiter.

Desafia a la teoria
No es contemplava que al costat d’una estrella tan petita pogués existir un gegant gasós

Com és aquest planeta?
Hem d’assumir que és de tipus gasós, perquè és molt més massiu que els planetes terrestres que es poden formar. Està a la mateixa distància de la seva estrella que Mercuri del Sol, però la seva temperatura està al voltant de 173 graus Celsius sota zero, perquè la seva estrella té un 12% de la massa del Sol i la seva lluminositat és molt més baixa. Podem pensar que és un objecte similar a Júpiter, però realment no ho hem vist; l’únic que veiem és el moviment de l’estrella.

Què el fa tan insòlit?
Entre els més de 4.000 exoplanetes que s’han descobert, si els analitzem estadísticament, veiem que al costat d’estrelles petites típicament es descobreixen planetes petits, de tipus terrestre. Mai s’havia contemplat que al voltant d’una estrella tan petita es pogués trobar un gegant gasós. És massa gran per als models teòrics convencionals.

Què diuen aquests models?
El més acceptat és el model d’acreció del nucli. Assumeix que, quan es forma un estel, queda un disc de pols al seu voltant i que aquesta pols es va acumulant en petits nuclis que van creixent i es converteixen en planetes. Quan aquests nuclis tenen una massa d’unes quantes vegades la de la Terra, comencen a atreure també gas del disc. Així es formen els gegants gasosos en sistemes amb estrelles de com a mínim la massa del Sol.

Però el seu planeta no encaixa aquí.
En descobrir-ho vam contactar amb un grup d’experts en formació de planetes a l’Observatori de Lund, a Suècia, i els demanem que utilitzessin models per predir com havia nascut aquest planeta. Ens van respondre que no era possible, que calia buscar una altra alternativa. El problema és que en un estel tan petit com GJ 3512 no hi ha prou material ni el disc sobreviu prou temps per formar un nucli rocós tan gran i que acumuli gas.

Llavors, com es va formar?
L’única alternativa és el model d’inestabilitat gravitacional, que de fet ja es va proposar a finals dels anys noranta. Segons aquest model, en el disc que envolta l’estrella pot haver-hi zones més denses, que trenquin l’equilibri i que acabin col·lapsant. Així es podrien formar planetes molt més ràpidament. És com suposem que es va formar aquest planeta.

Quines altres rareses han trobat en aquest sistema?
L’òrbita de planeta també és estranya, molt excèntrica: hi ha una part de la seva òrbita en la qual està molt més a prop de la seva estrella que en altres. I això només es pot explicar si en algun moment hi va haver un altre planeta que va interaccionar amb ell i el va fer acostar-se. Aquest altre planeta hauria acabat expulsat a l’espai exterior, el que ens indica que hi hauria planetes surant sense cap estrella. D’altra banda, les dades de CARMENES semblen indicar que hi hauria un segon planeta en aquesta mateixa estrella, tot i que encara no tenim prou dades per dir de quin tipus és.

¿El descobriment d’aquest sistema ha canviat com es concep la formació de planetes?
GJ 3512 és la primera prova que un model alternatiu també podria funcionar. Això ens està dient que hem de tenir en compte que hi ha altres models, a més del d’acreció del nucli, que hem de començar a prendre seriosament i a estudiar.

Font: La vanguardia