Descobert un planeta tardà que desafia les teories de formació planetària

Un equip científic internacional ha descobert una característica inusual en el sistema planetari de l’estrella anomenada LHS 1903. L’ordre dels seus planetes desafia les teories actuals de formació planetària. Els científics creuen que el planeta exterior més distant del sistema podria ser rocós (en comptes de gasós, com s’esperaria normalment) i que es va formar més tard i en un entorn diferent que els altres planetes de l’estrella. L’equip, que inclou investigadors de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) a l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC), ha detallat aquests sorprenents resultats en un article que es va publicar ahir a la revista Science.

Els vuit planetes del Sistema Solar (Mercuri, Venus, la Terra, Mart, Júpiter, Saturn, Urà i Neptú) es poden classificar en dos tipus diferents: rocosos i gasosos. Els planetes interiors, els més propers al Sol (de Mercuri a Mart), són rocosos, i els planetes exteriors (de Júpiter a Neptú) són gasosos.

«Aquest patró general, que els sistemes planetaris es formen amb planetes rocosos més a prop de la seva estrella, seguits de planetes gasosos com a cossos exteriors, s’ha observat habitualment a tot l’Univers. És el que prediuen les teories actuals de formació de planetes i el que les observacions han confirmat àmpliament», explica Ignasi Ribas, investigador de l’IEEC a l’ICE-CSIC i un dels autors de l’estudi.

Això va ser així fins que els científics van observar més de prop el sistema planetari de l’estrella LHS 1903 amb el satèl·lit Cheops (CHaracterising ExOPlanet Satellite) de l’Agència Espacial Europea (ESA). El que acaben de descobrir podria capgirar la nostra comprensió de com es formen els planetes.

LHS 1903 és un petit estel nan vermell de tipus M, més fred i menys brillant que el Sol. Thomas Wilson, de la Universitat de Warwick al Regne Unit, i el seu equip internacional van combinar els esforços de diversos telescopis, tant espacials com terrestres, per classificar tres planetes que havien observat orbitant LHS 1903. Van poder concloure que el planeta interior semblava rocós, i els dos que el seguien, gasosos.

Fins aquí, tot normal. No va ser fins que Wilson i els seus col·legues van analitzar les observacions del satèl·lit Cheops que van descobrir una cosa estranya: les dades mostraven un petit quart planeta, el més llunyà d’LHS 1903. I en una inspecció més detallada, els científics es van sorprendre en descobrir que aquest planeta sembla ser rocós.

«Això fa d’aquest un sistema amb un ordre de planetes rocós, gasós, gasós i de nou rocós. Els planetes rocosos no solen formar-se tan lluny de la seva estrella mare», afirma Wilson.

Les teories actuals sobre la formació de planetes prediuen que els planetes interiors d’un sistema són petits i rocosos, perquè a prop de l’estrella la radiació és tan potent que arrossega la major part del gas que envolta el nucli rocós dels planetes. Més lluny de l’estrella, a la part exterior d’un sistema planetari, les condicions són prou fredes perquè una atmosfera espessa s’acumuli i formi un planeta gasós.

Maximilian Günther, científic de projecte de Cheops, declara, entusiasmat: «Molts aspectes de com es formen i evolucionen els planetes encara són un misteri. Trobar pistes com aquesta per resoldre aquest trencaclosques és la raó de ser de Cheops».

Els científics no són partidaris de dir que cal reconsiderar una teoria consolidada basant-se en una sola observació contradictòria. Per tant, Wilson i els seus col·legues es van proposar explorar diverses explicacions de per què aquest estrany planeta rocós trenca el patró familiar.

Per exemple, ¿va ser el planeta, en algun moment del seu passat, impactat per un asteroide gegant, un cometa o un altre objecte gran que li va arrasar l’atmosfera? O bé els planetes al voltant d’LHS 1903 havien intercanviat les seves posicions en algun moment de la seva evolució? Després de provar aquests escenaris mitjançant simulacions i càlculs dels temps orbitals dels planetes, l’equip científic els va descartar.

En canvi, la seva investigació els va portar a una explicació més intrigant: els planetes podrien haver-se format un rere l’altre, en lloc de simultàniament. Segons la visió actual, els planetes es formen a partir de discos de gas i pols (discos protoplanetaris) per agrupació en embrions planetaris de manera més o menys simultània. Aquests grumolls després evolucionen fins a convertir-se en planetes de mides i composicions diferents al llarg de milions d’anys.

Per contra, aquí els investigadors han descobert un sistema planetari on l’estrella podria haver donat a llum els seus quatre planetes un rere l’altre, en lloc de tenir ‘quadrigèmins’ d’una sola vegada. Aquesta idea, coneguda com formació de planetes de dins cap enfora (inside-out planet formation), va ser proposada com una teoria fa aproximadament una dècada, però fins ara mai no hi havia hagut proves tan sòlides.

Aquesta conclusió comporta una conseqüència addicional: de la mateixa manera que els nostres germans petits creixen en un món diferent del de la nostra infància, aquest petit planeta rocós sembla que ha evolucionat i es va formar en un entorn molt diferent del dels seus germans planetaris més grans. 

«Quan aquest planeta exterior es va formar, el sistema ja podria haver esgotat el gas, que es considera vital per a la formació de planetes. Tanmateix, aquí tenim un petit món rocós que desafia les expectatives. Sembla que hem trobat la primera prova d’un planeta que es va formar en el que anomenem un entorn empobrit en gasos», explica Wilson. 

Aquest petit món rocós és o bé una anomalia aïllada, o la primera pista d’una tendència que fins ara no coneixíem. En qualsevol cas, el seu descobriment demana una explicació que va més enllà de les nostres teories habituals sobre la formació planetària.

«Històricament, les teories sobre la formació de planetes s’han basat en el que veiem i sabem del nostre Sistema Solar», assenyala Isabel Rebollido, investigadora a l’ESA. «Segons descobrim més i més sistemes d’exoplanetes diferents, estem començant a revisar aquestes teories».

A mesura que els instruments d’observació milloren, es van descobrint sistemes planetaris cada cop més ‘estranys’ en la immensitat de l’espai, fet que ens obliga a qüestionar el nostre coneixement i a reconsiderar les teories establertes sobre la formació de planetes. En última instància, aquests descobriments ens ajuden a aprendre com s’emmarca el Sistema Solar en la gran família de sistemes planetaris diversos. Potser, al capdavall, l’estrany és el nostre Sistema Solar.