La joven estrella TW Hydrae está jugando a las "sombras chinescas" según han podido confirmar los científicos gracias a las observaciones del Telescopio Espacial Hubble de la NASA.

En 2017, los astrónomos informaron haber descubierto una sombra que se deslizaba por la cara de un vasto disco de gas y polvo que rodeaba a la estrella enana roja. La sombra no es de un planeta, sino de un disco interior ligeramente inclinado en relación con el disco exterior mucho más grande, lo que hace que proyecte una sombra. Una explicación es que la gravedad de un planeta invisible está atrayendo polvo y gas hacia la órbita inclinada del planeta.

Ahora, una segunda sombra ha surgido en solo unos pocos años entre las observaciones almacenadas en el archivo MAST del Hubble. Esto podría ser de otro disco ubicado dentro del sistema. Los dos discos son probablemente evidencia de un par de planetas en construcción.

TW Hydrae tiene menos de 10 millones de años y reside a unos 200 años luz de distancia. En su infancia, nuestro sistema solar pudo haberse parecido al sistema TW Hydrae, hace unos 4.600 millones de años. Debido a que el sistema TW Hydrae está inclinado casi de frente a nuestra vista desde la Tierra, es un objetivo óptimo para obtener una vista panorámica de un patio de construcción planetario.

La segunda sombra se descubrió en observaciones obtenidas el 6 de Junio de 2021, como parte de un programa de varios años diseñado para rastrear las sombras en los discos circunestelares. John Debes de AURA/STScI para la Agencia Espacial Europea en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland, comparó el disco TW Hydrae con las observaciones del Hubble realizadas hace varios años.

"Descubrimos que la sombra había hecho algo completamente diferente", dijo Debes, investigador principal y autor principal del estudio publicado en The Astrophysical Journal. "Cuando miré los datos por primera vez, pensé que algo había salido mal con la observación porque no era lo que esperaba. Al principio estaba desconcertado y todos mis colaboradores decían: ¿qué está pasando? Realmente teníamos que rascarnos la cabeza y nos tomó un tiempo encontrar una explicación".

La mejor solución que se le ocurrió al equipo es que hay dos discos desalineados que proyectan sombras. Estaban tan cerca el uno del otro en la observación anterior que se les pasó por alto. Con el tiempo ahora se han separado y dividido en dos sombras. "Realmente nunca habíamos visto esto antes en un disco protoplanetario. Hace que el sistema sea mucho más complejo de lo que pensábamos originalmente", dijo.

La explicación más simple es que los discos desalineados probablemente sean causados por la atracción gravitacional de dos planetas en planos orbitales ligeramente diferentes. El Hubble está armando una visión holística de la arquitectura del sistema.

Los discos pueden ser sustitutos de los planetas que se superponen mientras giran alrededor de la estrella. Es como hacer girar dos discos fonográficos de vinilo a velocidades ligeramente diferentes. A veces las etiquetas coinciden, pero luego una se adelanta a la otra.

"Sugiere que los dos planetas tienen que estar bastante cerca el uno del otro. Si uno se moviera mucho más rápido que el otro, esto se habría notado en observaciones anteriores. Es como dos coches de carrera que están cerca el uno del otro, pero uno lentamente adelanta y da vueltas al otro", dijo Debes.

Los planetas sospechosos están ubicados en una región aproximadamente a la distancia en la que está Júpiter de nuestro Sol. Y las sombras completan una rotación alrededor de la estrella aproximadamente cada 15 años, el período orbital que se esperaría a esa distancia de la estrella.

Además, estos dos discos interiores están inclinados entre cinco y siete grados con respecto al plano del disco exterior. Esto es comparable al rango de inclinaciones orbitales dentro de nuestro sistema solar. "Esto está en línea con la arquitectura típica del estilo del sistema solar", dijo Debes.

El disco exterior sobre el que caen las sombras puede extenderse hasta varias veces el radio del Cinturón de Kuiper de nuestro sistema solar. Este disco más grande tiene una curiosa brecha el doble de la distancia media de Plutón al Sol. Esto podría ser evidencia de un tercer planeta en el sistema.

Cualquier planeta interior sería difícil de detectar porque su luz se perdería en el resplandor de la estrella. Además, el polvo en el sistema atenuaría la luz reflejada. El observatorio espacial Gaia de la ESA puede ser capaz de medir un bamboleo en la estrella si los planetas de la masa de Júpiter están tirando de ella, pero esto llevaría años debido a los largos períodos orbitales.