El estudio fue realizado por un equipo internacional liderado por el científico argentino e integrante del Observatorio Astronómico de Córdoba, Cristian Giuppone. El trabajo se enfoca en las resonancias de movimiento medio (MMR, por sus siglas en inglés) en sistemas planetarios extrasolares.

Las MMR son fenómenos astronómicos que ocurren en sistemas de cuerpos en órbita, como planetas, lunas y asteroides. Su relevancia radica en que pueden aportar información sobre los procesos de formación planetaria. El interés en ellas también obedece a que actúan como mecanismos de protección contra pequeñas perturbaciones externas capaces de destruir sistemas planetarios.

En general, las MMR ocurren en sistemas donde dos o más planetas están en una relación orbital específica, de manera que se influyen mutuamente en sus órbitas. El caso más analizado y observado es el de la resonancia “2:1 MMR”: por cada órbita que un planeta completa alrededor de su estrella, su par realiza dos.

El problema en la investigación de las MMR radica en que los modelos matemáticos tradicionales –desarrollados desde 1900–, solo pueden simplificar la descripción de las resonancias en casos específicos. Sin embargo, los sistemas planetarios son extremadamente complejos y diversos, lo que dificulta a la comunidad científica comprender completamente su dinámica resonante.

Para abordar este desafío, el equipo científico propuso una nueva aproximación: el uso de un método numérico para estudiar la fuerza que se ejerce entre los planetas y validar las predicciones con la simulación de millones de sistemas distintos, mediante la construcción de “mapas dinámicos”. Estos mapas proporcionan una representación visual de la estructura en el espacio de fase y ayudan a comprender la estabilidad de estos sistemas. La Simulación numérica fue llevada adelante gracias a la capacidad y potencial operativo de Mulatona, una de las super computadoras del Centro de Computación de Alto Desempeño de la UNC. 

En el trabajo premiado por la revista Mecánica Celeste y Astronomía Dinámica, el equipo científico analizó las MMR de tres sistemas planetarios extrasolares y para ello construyeron un mapa dinámico para cada sistema planetario. Seleccionando adecuadamente los parámetros representativos para cada caso, lograron identificar los comportamientos que pueden esperarse en estas resonancias.

Uno de los descubrimientos más relevantes fue la observación de un cambio en los equilibrios resonantes estables. Dependiendo de la relación de masa y las excentricidades de los planetas involucrados en la resonancia, se descubrió que estos equilibrios pueden cambiar de oscilaciones simétricas a asimétricas.

Este cambio introduce nuevas estructuras en el espacio de fase, transformando la forma clásica de «V» de las resonancias de movimiento medio, en una forma sorprendente similar a un reloj de arena. En palabras más simples, se aporta un mejor conocimiento de la configuración que protege de colisiones a los sistemas planetarios y que van mucho más allá de las configuraciones previamente conocidas.

Estos descubrimientos abren nuevas perspectivas y plantean más preguntas sobre la naturaleza de las resonancias planetarias. ¿Qué otros comportamientos sorprendentes podrían estar esperando ser descubiertos? ¿Cómo pueden estos hallazgos influir en nuestra comprensión general de la formación y evolución del Universo?

Este trabajo conforma una continuación de un trabajo previo  donde se presentó el modelo numérico novedoso que es testeado aquí.

 Tres sistemas estudiados

TOI-216 – Sistema planetario identificado y catalogado por el satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Se encuentra aproximadamente a 74 años luz de la Tierra y posee al menos dos planetas en órbita alrededor de la estrella. Se cree que tienen tamaños similares a Neptuno.

HD27894 – A 169 años luz de la Tierra y compuesto por al menos un planeta confirmado de características similares a Júpiter (gigante gaseoso).

 K2-24 – Su estudio fue posible gracias a los datos recopilados por la misión K2 de la NASA. Está a aproximadamente 453 años luz de la Tierra. En él se ha confirmado la presencia de al menos dos planetas con tamaños similares a Neptuno y se cree que son gigantes gaseosos.

Equipo de Trabajo  Cristian Giuppone 1 ★ Adrián Rodríguez 2 Viviam Alencastro 3 Fernando Roig 3  Tabaré Gallardo 4.

1 Observatorio Astronómico – IATE, Universidad Nacional de Córdoba, Laprida 854, Córdoba, X5000BGR, Córdoba, Argentina

2 Observatório do Valongo, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Ladeira Pedro Antônio 43, Rio de Janeiro, 20080-090, RJ, Brazil

3 Observatório Nacional, Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovaçoes, Rua Gen José Cristino 77, Rio de Janeiro, 20921-400, RJ, Brazil

4 Facultad de Ciencias, Universidad de la República, Iguá 4225, Montevideo, 11400, Uruguay

Artículo Científico: https://arxiv.org/pdf/2305.14198.pdf