Un equipo científico internacional, en el que participa personal investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha confirmado la existencia de tres cuerpos que orbitan alrededor del dinámico sistema exoplanetario TOI-201. Entre ellos se encuentran una supertierra (TOI-201 d), un júpiter temperado (TOI-201 b) y una enana marrón (TOI-201 c). El estudio se publica en Science Advances.

“El objetivo era caracterizar el sistema planetario TOI-201 para comprender no sólo qué planetas hay, sino también cómo interactúan entre sí dinámicamente”, explica Ismael Mireles, doctorando del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Nuevo México (UNM) y primer autor del artículo. “Esto ayuda a los científicos a comprender cómo se forman y evolucionan con el tiempo los sistemas planetarios, incluido nuestro propio Sistema Solar”, añade.

Un laboratorio para estudiar sistemas planetarios

La supertierra (TOI-201 d) es un planeta rocoso de aproximadamente 1,4 veces el tamaño de la Tierra y unas 6 veces su masa, que completa una órbita cada 5,85 días. Se encuentra muy cerca de su estrella y probablemente sea demasiado caliente para que haya agua en estado líquido. 

El júpiter temperado (TOI-201 b) es un gigante gaseoso con aproximadamente la mitad de la masa de Júpiter que orbita cada 53 días. Los jupíteres temperados se sitúan entre los jupíteres calientes más cercanos a su estrella (con órbitas de pocos días) y los gigantes gaseosos fríos y distantes como Júpiter (con órbitas de aproximadamente 12 años). Son científicamente interesantes porque no se comprende del todo cómo llegaron a las órbitas en las que se encuentran.

La enana marrón (TOI-201 c) es el cuerpo más masivo del sistema, aparte de la estrella, y describe una órbita amplia y muy elíptica de aproximadamente 8 años. Su influencia gravitatoria es la responsable de la mayor parte del comportamiento dinámico del sistema. TOI-201 c es también el objeto en tránsito con el período más largo jamás descubierto.

“TOI-201 c es único debido a su período orbital extremadamente largo (de aproximadamente 7,9 años) y a su ubicación en un sistema con dos planetas interiores”, afirma Mireles. “La mayoría de las enanas marrones en tránsito conocidas orbitan mucho más cerca de sus estrellas”, señala.

“Dado que la masa de TOI-201 c se encuentra cerca del límite que separa a los planetas masivos de las enanas marrones, uno de los misterios que plantea este sistema es si este cuerpo se formó como un planeta o como una estrella”, añade Felipe Murgas investigador del IAC y coautor del estudio.

Para ponerlo en perspectiva, una enana marrón tiene una masa 13 veces superior a la de Júpiter, pero sigue siendo demasiado pequeña para clasificarse como una estrella propiamente dicha. No puede mantener la fusión de hidrógeno en su núcleo como lo hace el Sol. 

“Este es uno de los pocos sistemas en los que se puede observar cómo las órbitas planetarias cambian activamente a escalas temporales humanas. Ofrece una oportunidad única de observar en tiempo real la vida dinámica de los sistemas planetarios”, explica Mireles. De hecho, dentro de 200 años solo dos de los tres objetos seguirán transitando en frente de su estrella.

Cuatro técnicas para desvelar el sistema

Los investigadores utilizaron una combinación de cuatro técnicas de observación para confirmar el sistema. La primera es la espectroscopia (velocidades radiales), que mide la oscilación de la estrella causada por los planetas en órbita y ayuda a determinar sus masas. “Utilizamos varios espectrógrafos en Chile: CORALIE, HARPS y PFS. También utilizamos datos de archivo del espectrógrafo FEROS en Chile y de MINERVA-Australis en Australia”, explica Mireles.

La segunda técnica es la fotometría de tránsito, que consiste en registrar el ligero oscurecimiento de la estrella cuando un planeta pasa por delante de ella. Se utilizaron los tránsitos del telescopio espacial TESS de la NASA y las observaciones terrestres del telescopio ASTEP en la Antártida —un proyecto liderado por el Observatoire de la Côte d’Azur, de Niza, en colaboración con la Universidad de Birmingham y la Agencia Espacial Europea—. También se incluyeron observaciones de tránsito de la red global de telescopios LCOGT, con sedes en Chile, Australia y Sudáfrica, que desempeñaron un papel fundamental en el análisis. “La red de LCOGT permite hacer un seguimiento más eficiente de los tránsitos al tener telescopios robóticos en distintos sitios y países. Gracias a esto aumentamos nuestras posibilidades de recolectar datos de estos tipos de sistemas exoplanetarios”, señala Murgas.

La tercera técnica incluyó las variaciones en el tiempo de tránsito (TTV), que miden pequeñas desviaciones en el momento en que se producen los tránsitos de un planeta, lo que indica la presencia de la atracción gravitatoria de otro planeta. Los investigadores del IAC Judith Korth y Hannu Parviainen, también coautores del estudio, realizaron el análisis de TTV, lo que ayudó a caracterizar la arquitectura del sistema. Por último, los investigadores utilizaron la astrometría, que emplea datos de las misiones espaciales Hipparcos y Gaia para detectar pequeños desplazamientos en la posición de la estrella en el cielo causados por un compañero masivo invisible.

Tránsitos que desaparecen… y regresan

Mireles añade que las observaciones de exoplanetas suelen mostrar sólo una instantánea de la evolución de un sistema. De hecho, la mayoría de los sistemas solo cambian en escalas de tiempo de millones de años. Lo que hace especial a TOI-201 es que los investigadores pueden observar cómo cambia en tiempo real. “Las órbitas de los planetas están inclinadas entre sí y, debido a ello, se están empujando lentamente unas a otras hacia nuevas orientaciones”, explica Mireles. 

“Esto fue una sorpresa, porque si los planetas nacen en el plano del disco protoplanetario que existía en las primeras etapas de la vida de la estrella, se espera que tengan órbitas alineadas, como los planetas del Sistema Solar. Así que la siguiente pregunta que hay que responder sobre TOI-201 es cómo estos tres objetos acabaron teniendo órbitas tan inclinadas”, añade Murgas.

Dentro de unos 200 años, la supertierra dejará de transitar frente a su estrella. Unos siglos después, el júpiter temperado también desaparecerá de nuestra línea de visión y, más adelante, ocurrirá lo mismo con la enana marrón. Sin embargo, volverán a transitar dentro de miles de años, ya que experimentan ciclos de configuraciones de tránsito y no tránsito.

El próximo tránsito de TOI-201 c está previsto para el 26 de marzo de 2031, lo que brindará una oportunidad única para realizar observaciones de seguimiento en todo el mundo, incluso por parte de astrónomos aficionados.

“Ha sido realmente un esfuerzo de varios años y de un gran equipo para estudiar este sistema. Cada nueva observación de tránsito de ASTEP y LCOGT y cada nueva medición de velocidad radial fue levantando poco a poco el velo y ayudó a descubrir la arquitectura tridimensional del sistema TOI-201. Y esta arquitectura única es el núcleo de las interacciones dinámicas del sistema, hasta ahora desconocidas”, concluye Mireles.

Artículo: Ismael Mireles et al. “Uncovering the Rapidly Evolving Orbits of the Dynamic TOI-201 System”, SCIENCE ADVANCES, 15 Apr 2026, Vol 12, Issue 16. DOI: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aef2618

Contacto en el IAC:
Felipe Murgas, fmurgas [at] iac.es (fmurgas[at]iac[dot]es)
Judith Marie Korth, judith.korth [at] iac.es (judith[dot]korth[at]iac[dot]es)
Hannu Parviainen , hannu [at] iac.es (hannu[at]iac[dot]es)
Enric Pallé: epalle [at] iac.es (epalle[at]iac[dot]es)