Hay sistemas planetarios que parecen seguir las reglas previstas desde su nacimiento y otros que obligan a los astrónomos a preguntarse qué ocurrió antes de que pudieran observarlos. El exoplaneta GJ 3090 b pertenece a este segundo grupo. Un equipo internacional dirigido por investigadores de la Universidad de Ginebra ha descubierto que este planeta orbita su estrella en una dirección opuesta a la rotación estelar, una configuración conocida como órbita retrógrada y especialmente difícil de explicar porque en el sistema no se ha identificado un objeto masivo que pudiera haber provocado semejante alteración.
El descubrimiento, publicado en la revista Astronomy & Astrophysics, no significa que el planeta esté desafiando las leyes de la física. Lo que resulta extraordinario es que su arquitectura orbital se aparta considerablemente del escenario más habitual de formación planetaria. GJ 3090 b presenta un ángulo Ψ (Psi) de aproximadamente 136 grados respecto al plano ecuatorial de su estrella. En términos astronómicos, eso coloca al planeta en una trayectoria extremadamente inclinada y, además, retrógrada.
Para entender por qué GJ 3090 b resulta tan extraño hay que remontarse al nacimiento de una estrella. Cuando una nube de gas y polvo colapsa por efecto de la gravedad, el material forma normalmente un disco alrededor de la estrella en formación. Ese disco protoplanetario gira y, dentro de él, comienzan a acumularse los materiales que terminarán dando origen a los planetas.
En el escenario clásico, estrella y disco comparten el mismo sentido de rotación. Los planetas que se forman dentro de ese disco mantienen aproximadamente esa orientación. El resultado es un sistema alineado: los planetas orbitan en la misma dirección general en la que gira su estrella y sus órbitas se encuentran relativamente próximas al plano ecuatorial estelar.
Nuestro propio Sistema Solar ofrece un ejemplo bastante cercano a ese modelo. Los ocho planetas orbitan alrededor del Sol en el mismo sentido general de rotación solar, aunque sus planos orbitales no coinciden exactamente con el ecuador del Sol. La diferencia puede alcanzar algo más de siete grados en el caso de la Tierra. Esas pequeñas desviaciones pueden deberse a perturbaciones producidas durante la formación del sistema.
GJ 3090 b lleva esa desviación a otro nivel. Sus 136 grados de oblicuidad indican que no estamos ante una inclinación menor producida por una pequeña perturbación, sino ante una orientación tan extrema que el planeta se desplaza alrededor de su estrella en dirección contraria a la rotación de esta. Este valor representa la oblicuidad orbital tridimensional del exoplaneta, lo que en términos sencillos significa la medida exacta de qué tan torcida está su órbita con respecto al ecuador de su propia estrella.
Un planeta más grande que la Tierra
GJ 3090 b no es un gigante gaseoso comparable con Júpiter o Saturno, sino un sub-Neptuno. Esta categoría de exoplanetas es muy frecuente en nuestra galaxia, aunque no cuenta con ningún representante entre los planetas del Sistema Solar. En cuanto a sus dimensiones, su radio equivale aproximadamente a 2,2 veces el terrestre, mientras que su masa alcanza unas 4,5 veces la de la Tierra. Asimismo, su estrella anfitriona, GJ 3090, es una enana roja, lo que significa que es un astro más pequeño y frío que nuestro Sol.
El planeta fue detectado inicialmente mediante el telescopio espacial TESS, que identifica posibles mundos cuando pasan por delante de su estrella y producen una pequeña disminución periódica de su brillo. Pero conocer la existencia de un planeta no es lo mismo que conocer con precisión cómo está orientada su órbita.
Ahí entró en juego NIRPS, un espectrógrafo construido parcialmente en Suiza e instalado en el Observatorio de La Silla, en Chile. El instrumento permitió confirmar GJ 3090 b, medir su masa, detectar otros dos planetas en el sistema y, sobre todo, obtener la precisión necesaria para determinar la relación entre el plano orbital del planeta y el ecuador de la estrella.
Una órbita tan inclinada y retrógrada puede ser consecuencia de interacciones gravitatorias violentas durante la evolución de un sistema planetario. Una estrella compañera, un planeta muy masivo o encuentros gravitacionales pueden alterar progresivamente la trayectoria de otro planeta.
En GJ 3090, sin embargo, no existe evidencia de un compañero masivo que pueda explicar actualmente esa configuración. Y precisamente esa ausencia convierte al sistema en un laboratorio especialmente interesante para estudiar la formación planetaria.
Los investigadores señalan que existen únicamente otros cinco sistemas multiplanetarios conocidos con un planeta cuya desalineación supera los 70 grados. GJ 3090 b, con 136 grados, se encuentra por tanto en una configuración particularmente extrema. Pero la comparación también debe hacerse con cautela: que otros sistemas tengan grandes desalineaciones no significa necesariamente que todos se hayan formado mediante el mismo mecanismo.
Qué nos enseña sobre la formación de otros mundos
Ante la ausencia de un gran perturbador visible, los investigadores plantean una posibilidad diferente: GJ 3090 podría haber incorporado material procedente de un segundo disco desalineado y retrógrado.
La idea cambia parcialmente la historia. En lugar de imaginar un planeta inicialmente alineado que posteriormente fue obligado a invertir su trayectoria, el sistema podría haberse formado desde el principio a partir de material que ya presentaba una orientación distinta respecto a la estrella.
Según esta hipótesis, la estrella habría acumulado un disco secundario con una orientación retrógrada y los planetas podrían haberse formado dentro de ese material. No se trata todavía de una explicación demostrada. Es una hipótesis que deberá ser contrastada mediante nuevas observaciones y modelos dinámicos. El propio equipo señala que la ausencia de un compañero masivo obliga a explorar precisamente este tipo de escenarios alternativos.
El verdadero valor del descubrimiento no está solamente en que GJ 3090 b “gire al revés”. Su importancia reside en lo que puede revelar sobre la evolución de los sistemas planetarios.
Durante años, los astrónomos han construido modelos a partir de una imagen relativamente ordenada: estrellas que nacen con discos, planetas que se forman dentro de esos discos y sistemas que conservan buena parte de la orientación inicial. Los exoplanetas han demostrado que la realidad es mucho más diversa.
Las órbitas inclinadas, los planetas extremadamente próximos a sus estrellas, los mundos gigantes que completan una vuelta en pocos días y ahora los sistemas con planetas retrógrados muestran que existen mecanismos capaces de reorganizar considerablemente una arquitectura planetaria después de su formación.
GJ 3090 b aporta además una dificultad adicional: no basta con encontrar una explicación dinámica posterior si no existe el objeto que debería haber provocado la alteración. Por eso la hipótesis del disco secundario resulta relevante. Si futuras observaciones confirmaran que este tipo de estructura puede producir sistemas retrógrados, los modelos de nacimiento planetario tendrían que incorporar con mayor detalle la posibilidad de que las estrellas acumulen material procedente de distintas direcciones. @mundiario