Dos mundos del tamaño de la Tierra en un sistema binario muy compacto

Representación artística del sistema binario TOI-2267 con los exoplanetas TOI-2267 b, TOI-2267 c, y el candidato TOI-226.02. Crédito: Mario Sucerquia (Universidad de Grenoble Alpes).

Artículo en el que se basa este astrobito: Two warm Earth-sized exoplanets and an Earth-sized candidate in the M5V-M6V binary system TOI-2267

Autoría: S. Zúñiga-Fernández, F. J. Pozuelos, M. Dévora-Pajares et al.

Institución del primer autor: Astrobiology Research Unit, Université de Liège, Allée du 6 Août

19C, 4000 Liège, Belgium

Estado de la publicación: publicado en “Astronomy & Astrophysics”, vol. 702, A85.

Pequeñas estrellas, grandes sorpresas
Las estrellas más comunes del Universo son las enanas rojas, objetos pequeños y fríos que, aunque apenas brillan comparadas con el Sol, dominan en número. Por su tamaño reducido y luminosidad baja, se han convertido en los mejores laboratorios para buscar exoplanetas —planetas fuera de nuestro Sistema Solar— del tamaño de la Tierra. Esto se debe a que incluso un pequeño tránsito, es decir, el paso del planeta por delante de la estrella, deja una huella detectable. Misiones como Kepler, TESS o programas especializados como SPECULOOS han revelado decenas de estos planetas, muchos de ellos de características “rocosas” como la Tierra, alrededor de enanas rojas de tipo M, algunos situados incluso en zonas templadas donde podría existir agua líquida. Pero aún quedan escenarios poco explorados, como el de las estrellas binarias muy cercanas, donde las interacciones gravitatorias hacen que la formación y estabilidad de planetas sea mucho más complicada.

Precisamente, en este tipo de entorno extremo se encuentra el protagonista del estudio de hoy: TOI-2267 (Figura 1), un sistema formado por dos pequeñas enanas M —una M5 y otra M6— separadas por apenas 8 unidades astronómicas (una unidad astronómica o UA corresponde con la distancia que separa el Sol y la Tierra), es decir, una distancia menor a la que hay entre Sol y Saturno. Este par de estrellas se sitúa a solo 22 años luz de la Tierra, y gracias a la combinación de observaciones espaciales y desde tierra firme, un equipo internacional ha descubierto en él dos planetas confirmados del tamaño de la Tierra y un tercero candidato. Si se confirman todos, estaríamos ante el sistema binario más compacto conocido con planetas en ambos componentes, descubrimiento que podría arrojar luz a los procesos de formación planetaria en estos casos tan extremos.

Figura 1: Representación artística del sistema binario TOI-2267. Crédito: stellarcatalog.

Descubriendo mundos entre dos soles
El hallazgo se basa principalmente en datos del satélite TESS, un satélite diseñado para la detección de exoplanetas a través del método del tránsito, es decir, observando diminutas caídas de brillo cuando un planeta pasa frente a su estrella (como se muestra en la Figura 2). En los datos de TOI-2267 aparecieron dos señales periódicas, con periodos orbitales de entre 2 y 3.5 días, lo que significa que los planetas se encuentran muy cerca de sus estrellas y son, por tanto, mundos cálidos. Para confirmar su naturaleza, el equipo combinó la fotometría de TESS con observaciones de telescopios terrestres como los del proyecto SPECULOOS o el Observatorio de Sierra Nevada (España), y con imágenes de alta resolución obtenidas con el telescopio Gemini Norte en el Observatorio de Mauna Kea (Hawaii). Este exhaustivo seguimiento permitió descartar falsos positivos y validar la existencia de estos dos exoplanetas, denominados TOI-2267 b y TOI-2267 c.

Figura 2: Curva de tránsito del exoplaneta TOI-2267 b con el satélite TESS (izquierda), el Observatorio de Sierra Nevada (centro) y SPECULOOS (derecha), donde se ve una disminución del brillo de la estrella de un 0.2% cuando el planeta pasa por delante de ella. Crédito: Figura 7 del artículo original.

Ambos tienen tamaños muy similares al de la Tierra (entre 1.0 y 1.1 radios terrestres) y giran alrededor de una de las dos estrellas en un ritmo casi resonante de 3:2 (el tiempo necesario para el primer planeta en completar tres órbitas equivale al tiempo que emplea el segundo para completar dos de ellas), lo que sugiere una formación conjunta y un pasado dinámico compartido. Además de los dos planetas descubiertos, se detectó también una tercera señal, denominada TOI-2267.02, que  aún no ha podido confirmarse desde tierra. Sin embargo, las simulaciones indican que, en el caso de que se confirme esta tercera señal como un exoplaneta real, no podría estar orbitando la misma estrella que los otros dos, sino la compañera del sistema. Eso implicaría algo inédito: un sistema binario ultracompacto con planetas transitando en ambas estrellas (ver Figura 3).

Figura 3: Figura comparativa de los sistemas binarios ordenados en orden decreciente de separación entre las estrellas, donde se ve TOI-2267 como el más extremo de ellos. El tamaño y distancia entre los círculos es representativo del tamaño y separación reales de las estrellas. Las escalas de color corresponden a su temperatura y su flujo. Crédito: Figura 15 del artículo original.

Un laboratorio natural para entender la formación planetaria
Este descubrimiento abre una ventana fascinante a cómo se forman los planetas en entornos complejos. Hasta ahora se pensaba que las binarias muy cerradas tendían a destruir o expulsar sus discos protoplanetarios, dificultando la formación de planetas. Sin embargo, TOI-2267 demuestra que incluso bajo fuertes perturbaciones gravitatorias pueden surgir mundos estables, del tamaño de la Tierra, en órbitas muy ajustadas. Esto ofrece una oportunidad única para estudiar los procesos de formación y evolución de sistemas múltiples, así como el papel que desempeñan las interacciones estelares en la formación planetaria.

Los próximos pasos incluirán observaciones con espectroscopía de alta precisión para medir masas y densidades de los planetas, y así determinar su composición real. Si las futuras campañas logran confirmar el tercer candidato, TOI-2267 se convertirá en un hito para la astrofísica exoplanetaria: el sistema más compacto conocido con exoplanetas en ambas componentes del sistema binario. Este estudio sirve además como recordatorio de que el Universo no deja de sorprender, incluso en los lugares donde parecía más improbable encontrar nuevos mundos.