A Surprising Newly-Discovered Planet with Three Suns

Artist's impression showing the planet is known as HD 131399Ab
and appears at the lower-left of the picture.
Credits: image courtesy European Southern Observatory/L. Calçada

Picture a planet where an observer would either experience constant daylight or enjoy triple sunrises and sunsets each day, depending on the seasons, which last longer than human lifetimes. There’s continuous daylight there because as the big sun is rising, the two smaller ones are setting. “With three suns, the planet will see different weird combinations of sunrises and sunsets,” said co-author Daniel Apai of a recent publication of this discovery, a University of Arizona astronomer. He added: “This is a system for which I would not want to design a calendar.”

The triple star HD 131399 in the constellation of Centaurus
Credit: ESO/IAU and Sky & Telescope

Such a world was revealed last Thursday, it was reported to journal Science, a strange new world in the constellation of Centaurus and 320 light-years away which happens to have not one, not two, but three suns, a place that looks worthy of a scene from Star Wars. This planet was spotted in Chile at the European Southern Observatory’s Very Large Telescope and is about 16 million years old, making it also one of the youngest exoplanets discovered to date. Kevin Wagner, who is a PhD student at the University of Arizona, identified the planet among hundreds of candidate planets and led the follow-up observations to verify its nature.

The Planet HD 131399Ab has a mass four times that of Jupiter with a temperature of 850 kelvins or 580 C, and with such a wide orbit plus having companion stars, scientists expected this world to be kicked out this system. This exoplanet was detected by direct imaging making it one of the few planets outside our own solar system to have been detected in such a manner, since most of exoplanet are identified by periodic dips in starlight as the planets pass between us and their stars.

Detailed view of the SPHERE optical bench. Credit: ESO

Triple-star systems with detected planets are rare enough; this is believed to be just the fifth such discovery. But the giant gassy world in this one — formally known as Planet HD 131399Ab — has the biggest known orbit in a multi-star system, which is double Pluto’s than that is roughly 550 Earth years, the time taken to orbit its system’s brightest star, which is a super-size sun, the other two stars orbit one another and, as a pair. The team of astronomers led by the University of Arizona, USA, employed the SPHERE instrument which works with infrared light on ESO’s Very Large Telescope (VLT) to image the first planet ever found in a wide orbit inside a triple-star system.

Repeated and long-term observations are needed to determine in a precise manner the planet's trajectory but so far observations and simulations seem to suggest the following scenario: the brightest star is estimated to be eighty percent more massive than the Sun and dubbed HD 131399A, which itself is orbited by the less massive stars, B and C, at about 300 au (one au, or astronomical unit, equals the average distance between the Earth and the Sun). All the while, B and C twirl around each other like a spinning dumbbell, separated by a distance roughly equal to that between the Sun and Saturn (10 au).

In this scenario, planet HD 131399Ab travels around the star A in an orbit with a radius of about 80 au, about twice as large as Pluto’s in the Solar System, and brings the planet to about one third of the separation between star A and the B/C star pair. The authors point out that a range of orbital scenarios is possible, and the verdict on the long-term stability of the system will have to wait for planned follow-up observations that will better constrain the planet’s orbit.

A laser beam launched from VLT´s 8.2-metre Yepun telescope.
Credit: G. Hüdepohl/ESO

"If the planet was further away from the most massive star in the system, it would be kicked out of the system," Apai explained. "Our computer simulations have shown that this type of orbit can be stable, but if you change things around just a little bit, it can become unstable very quickly."

Planets in multi-star systems are of special interest to astronomers and planetary scientists because they provide an example of how the mechanism of planetary formation functions in these more extreme scenarios. While multi-star systems seem exotic to us in our orbit around our solitary star, multi-star systems are in fact just as common as single stars.

“This is the kind of discovery that helps us place our own solar system in the context of the diversity of worlds beyond it, by finding systems that are much different from our own,” says Mary Voytek, senior scientist for astrobiology and program manager of the NExSS network at NASA Headquarters in Washington, dedicated to the study of planetary habitability. “By combining these results with research on the formation of habitable worlds, we will have a better understanding of the systems in which habitable worlds might form. NExSS will ensure such connections are made, within and beyond our NExSS teams.”

Sources: ESO, NASA, news.com.au

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Descubierto un sorprendente nuevo planeta con tres soles

Illustration showing the orbit of the gas giant planet in the
HD 131399 system (red line) and the orbits of
the three stars in (blue) Credit: ESO

Imaginar un planeta en donde un observador podría experimentar luz diurna constante o disfrutar de amaneceres y atardeceres cada día, dependiendo de la estación, que duran más de lo que dura una vida humana. Allí habría luz diurna continuamente porque mientras su estrella más grande esta en ascenso, las otras dos más pequeñas se están poniendo. “Con tres soles, el planeta vería diferentes y extrañas combinaciones de amaneceres y atardeceres,” dijo el coautor Daniel Apai de una reciente publicación sobre este hallazgo, un astrónomo de la Universidad de Arizona. Añadió: “Este es un sistema en el que no me gustaría diseñar un calendario.”

Dicho mundo fue revelado el pasado jueves, se presentó en un artículo de la publicación Science, un extraño nuevo mundo en la constelación de Centaurus y a 320 años luz de distancia y que no tiene uno, ni dos, sino tres soles, un lugar digno de un mundo en Star Wars. Este planeta fue detectado en Chile en el European Southern Observatory usando el Very Large Telescope, y resulta tener 16 millones de antigüedad lo que también lo hace uno de los exoplanetas más jóvenes descubierto hasta la fecha. Kevin Wagner, un estudiante de doctorado en la Universidad de Arizona, identifico el planeta entre miles de planetas candidatos y dirigió el seguimiento y las observaciones para verificar su naturaleza. 

The orbits of the planet and stars in the HD 131399 system
Credit: ESO

El Planeta HD 131399Ab tiene una masa cuatro veces la de Júpiter con una temperatura de 850 grados Kelvin o de 580 C, y con una órbita tan amplia además de tener varias estrellas que le acompañan, que los científicos pensaron que este mundo debería de haber sido expulsado del sistema. Este exoplaneta fue detectado de manera directa por imágenes haciéndolo uno de los pocos detectados de esta forma fuera de nuestro sistema solar, ya que la maotoria de los exoplanetas son detecatdos por descenso periódicos en la emisión de luz de sus estrellas cuando estos pasan entre nosotros y tales estrellas.

Sistemas de triples estrellas con planetas detectados en ellos son bastante raros, se piensa que este es el quinto de tales descubrimientos. Pero el gigante gaseoso de este mundo — anteriormente conocido como Planeta HD 131399Ab — tiene la orbita mas grande que se conoce en un sistema multiestelar, y que según parece es el doble de grande que la de Plutón, lo que la sitúa en unos 550 años terráqueos, el tiempo que tarde en orbitar a la estrella más brillante del sistema, la cual es un súper sol en cuanto a tamaño, las otras dos se orbitan la una a la otra como pareja. El equipo de astrónomos dirigido por la Universidad de Arizona, uso el SPHERE un instrumento que trabaja con luz infrarroja en el Very Large Telescope (VLT) de la ESO para capturar imágenes del primer planeta encontrado en una gran orbita de un sistema estelar triple.

Paranal Platform After Sunset (ESO).Credit: ESO/H.H.Heyer

Se necesitarán sucesivas observaciones y a largo plazo para determinar de forma precisa la trayectoria del planeta pero de momento dichas observaciones y las simulaciones parecen sugerir el siguiente escenario: se estima que la estrella más brillante es un ochenta por ciento más masiva que el sol y dobla a HD 131399A, que en sí mismo es orbitado por las estrellas B y C de menos masa, situadas a unas 300 ua (unidades astronómicas, que equivalen a la distancia media entre el Sol y la Tierra). Mientras que B y C giran alrededor la una de la otra como un juego de mancuernas, separadas por una distancia aproximadamente a la distancia entre el Sol y Saturno (10ua).

En este escenario, el planeta HD 131399Ab se desplaza alrededor de la estrella A en una orbira con un radio de unas 80 ua, más o menos el doble de la órbita que posee Plutón en el Sistema Solar, lo que lleva al planeta sobre un tercio de la separación entre la estrella A y la pareja de estrellas B/C. los autores señalan que tal escenario orbital es posible, y que un veredicto sobre una estabilidad a largo plazo del sistema tendrá que esperar a una planificación de observaciones que mejor aseguren dicha orbira. 

Artist's impression shows a view of the triple star
system HD 131399. Credit: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser

"si el planeta estuviese más alejado de la estrella más masiva del sistema, sería expulsado de este”, Apai explicó: “nuestra simulación por ordenador has demostrado que este tipo de orbita puede ser estable, pero que si la cambias solo un poco, puede resultar inestable muy rápidamente.”

Planetas en sistemas multiestelares se especial interés para los astrónomos y científicos planetarios porque nos muestran los mecanismos de la formación planetaria y como estos funcionan en escenarios extremos. Mientras que los sistemas multiestelares nos resultan muy exóticos teniendo un solo sol como tenemos, estos sistemas multiestelares de hecho son tan comunes como las estrellas solitarias.

“Este tipo de descubrimiento es el que nos ayuda a poner en contexto a nuestro sistema solar en cuanto a la diversificación que existe ahí afuera, encontrando los sistemas que son tan diferentes al nuestro” dice Mary Voytek cienficio principal para la astrobiología y feje del programa NExSS network en las oficinas centrales de la NASA en Washington, dedicado a la habitabilidad de planetas. “combinando estos resultados con los de la investigación en el campo de la formación de estrellas en mundo habitables, tendremos un mayor entendimiento de los sistemas en los que es posible que se den las condiciones para la habitabilidad. NExSS se hara cargo de establecer dichas conexiones, tanto dentro como fuera de nuestros equipos de NExSS”. 

Sources: ESO, NASA, news.com.au

SPHERE observations of the planet HD 131399Ab
Credit: ESO/K. Wagner et al.

SPHERE observations of the planet HD 131399Ab
Credit: ESO/K. Wagner et al.

The sky around the triple-star system HD 131399.
Credit: Credit: ESO/Digitized Sky Survey 2

Video simulating the planet orbiting in the HD 131399 system. 

Credit: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser