¿Es posible que los planetas orbiten múltiples sistemas estelares como en la ciencia ficción?

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 Tatooine de Star Wars, pero hay otros ejemplos. Nightfall de Asimov 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 protagoniza 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 agregas un tercer cuerpo del sistemaahora hay una “acción/reacción” entre tres cuerpos que no es algo sencillo de escribir en ecuaciones y resulta en 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 Suvakov, V. Dmitrasinović proporcionando 13 soluciones.

El hecho de que un sistema sea “caótico” (en este caso el problema gravitatorio 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 Nightfall de Asimov 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 2 mesessegún 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. planetaplaneta que incluye otros planetas ficticios. Un sistema aún más complejo que el que se presentó 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 de resolver un problema de 9 cuerpos (planeta más las 8 estrellas) da bastante miedo. La única explicación posible presentada en el programa fue que el sistema tenía que ser artificial, ya que, naturalmente, es casi imposible que exista. No está necesariamente mal si quieres fingir 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 artística 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 188753 Ab. 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 mas estable, se llaman planetas circumbinarios. Esto es lo que imaginamos en nuestras mentes al principio: planetas como Tatooine. De hecho, el primer circumbinario fue detectado en 2011 por la misión Kepler llamada Kepler-16b. El planeta no es habitable, un planeta gaseoso frío.

Otro problema de estabilidad es la órbita de inclinación. 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 llama la mecanismo Lidov-Kozai. El planeta Octonary y Lagash serían muy difíciles de mantener, pero Tatooine es mucho más fácil.

Un ejemplo notable es el sistema estelar triple HD 188753. El sistema estelar triple se descubrió por primera vez 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 Cigni Sib 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 el misión kepler que existen más de 2100 sistemas estelares múltiples, en su mayoría binarios y algunos sistemas estelares triples. En esta lista, alrededor 8% de las detecciones de Kepler tener un sistema de alojamiento planetario Kepler 64 es uno en un sistema cuádruple. Muy recientemente, el Conjunto de datos Gaia de la Agencia Espacial Europea mostró aún más estrellas que podrían estar en sistemas binarios.

En 2014, Müller y Haghighipour calculó 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 del exoplaneta. Esto deja dos regiones de la zona habitable: la zona habitable angosta, donde el efecto invernadero protege al planeta de la congelación, y la zona habitable empírica donde el clima del planeta podría variar de venusino a Marte temprano-como, es decir, podría ser realmente caliente y brutal o en un entorno que razonablemente podría sostener agua líquida.

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.

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.

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 es que pudiera suceder.

Leave a Reply

Your email address will not be published.