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Utilizando una combinaci贸n de telescopios que incluye al Very Large Telescope, del Observatorio Europeo Austral (VLT de ESO), un equipo de astr贸nomos ha revelado la existencia de un sistema que consta de seis exoplanetas, cinco de los cuales bailan a un extra帽o comp谩s alrededor de su estrella central. Los investigadores creen que el sistema podr铆a proporcionar pistas importantes sobre c贸mo los planetas, incluidos los del Sistema Solar, se forman y evolucionan.
La primera vez que el equipo observ贸 TOI-178, una estrella a unos 200 a帽os luz de distancia, en la constelaci贸n de Sculptor, pensaron que hab铆an visto dos planetas rode谩ndola en la misma 贸rbita. Sin embargo, al echar un vistazo m谩s de cerca, vieron algo completamente diferente. “Tras llevar a cabo m谩s observaciones, nos dimos cuenta de que no hab铆a dos planetas orbitando la estrella a aproximadamente la misma distancia de ella, sino m谩s bien m煤ltiples planetas en una configuraci贸n muy especial”, dice Adrien Leleu, de la Universidad de Ginebra y la Universidad de Berna (Suiza), quien ha dirigido un nuevo estudio sobre este sistema publicado hoy en la revista Astronomy & Astrophysics.
La nueva investigaci贸n ha revelado que el sistema cuenta con seis exoplanetas y que todos, menos el m谩s cercano a la estrella, son prisioneros de una r铆tmica danza mientras se mueven en sus 贸rbitas. En otras palabras, est谩n en resonancia. Esto significa que hay patrones que se repiten a medida que los planetas se mueven alrededor de la estrella, haciendo que algunos planetas se alineen cada pocas 贸rbitas. Una resonancia similar se observa en las 贸rbitas de tres de las lunas de J煤piter: 脥o, Europa y Gan铆medes. 脥o, el m谩s cercano de los tres a J煤piter, completa cuatro 贸rbitas alrededor de J煤piter para cada 贸rbita de Gan铆medes, la m谩s lenta, y dos 贸rbitas completas por cada 贸rbita de Europa.
Los cinco exoplanetas exteriores del sistema TOI-178 siguen una cadena de resonancia mucho m谩s compleja, una de las m谩s largas descubiertas hasta ahora en un sistema de planetas. Mientras que las tres lunas de J煤piter est谩n en una resonancia de 4:2:1, los cinco planetas exteriores del sistema TOI-178 siguen una cadena de 18:9:6:4:3, es decir, mientras que el segundo planeta de la estrella (el primero en la cadena de resonancia) completa 18 贸rbitas, el tercer planeta desde el principio (segundo en la cadena) completa 9 贸rbitas, y as铆 sucesivamente. De hecho, inicialmente los cient铆ficos s贸lo encontraron cinco planetas en el sistema, pero siguiendo este ritmo resonante calcularon d贸nde podr铆a haber otro planeta adicional para buscarlo en cuando dispusieran de una ventana de observaci贸n.
M谩s que una curiosidad orbital, esta danza de planetas resonantes proporciona pistas sobre el pasado del sistema. “Las 贸rbitas de este sistema est谩n muy bien ordenadas, lo que nos dice que este sistema ha evolucionado de una forma suave desde su nacimiento”, explica el coautor, Yann Alibert, de la Universidad de Berna. Si el sistema hubiera sufrido perturbaciones importantes en los momentos iniciales de su formaci贸n, por ejemplo, por un gran impacto, esta fr谩gil configuraci贸n de 贸rbitas no habr铆a sobrevivido.
Trastorno en el sistema r铆tmico
Aunque la disposici贸n de las 贸rbitas sea clara y bien ordenada, las densidades de los planetas “son mucho m谩s desordenadas”, afirma Nathan Hara, de la Universidad de Ginebra (Suiza), quien tambi茅n particip贸 en el estudio. “Parece que hay un planeta tan denso como la Tierra justo al lado de un planeta muy esponjoso, con la mitad de la densidad de Neptuno, seguido de un planeta con la densidad de Neptuno. No es a lo que estamos acostumbrados”. En nuestro Sistema Solar, por ejemplo, los planetas est谩n perfectamente dispuestos, con los planetas rocosos y m谩s densos m谩s cerca de la estrella central y los esponjosos planetas gaseosos de baja densidad m谩s alejados.
Seg煤n Leleu, “Este contraste entre la armon铆a r铆tmica del movimiento orbital y las densidades desordenadas desaf铆a sin duda nuestra comprensi贸n de la formaci贸n y evoluci贸n de los sistemas planetarios”.
Combinando t茅cnicas
Para estudiar la inusual arquitectura del sistema, el equipo utiliz贸 datos del sat茅lite CHEOPS, de la Agencia Espacial Europea, junto con el instrumento ESPRESSO, instalado en el telescopio VLT de ESO, y los telescopios NGTS y SPECULOOS, ambos situados en el Observatorio Paranal de ESO, en Chile. Dado que los exoplanetas son extremadamente dif铆ciles de detectar directamente con telescopios, los astr贸nomos deben confiar en otras t茅cnicas para detectarlos. Los principales m茅todos utilizados son los tr谩nsitos por im谩genes —observando la luz emitida por la estrella central, que se aten煤a cuando un exoplaneta pasa delante de ella al observarla desde la Tierra— y las velocidades radiales— observando el espectro de luz de la estrella en busca de peque帽os signos de bamboleos que ocurren a medida que los exoplanetas se mueven en sus 贸rbitas. El equipo utiliz贸 ambos m茅todos para observar el sistema: CHEOPS, NGTS y SPECULOOS para tr谩nsitos y ESPRESSO para velocidades radiales.
Mediante la combinaci贸n de las dos t茅cnicas, el equipo fue capaz de recopilar informaci贸n clave sobre el sistema y sus planetas, que orbitan su estrella central mucho m谩s cerca y mucho m谩s r谩pido de lo que la Tierra orbita el Sol. El m谩s r谩pido (el planeta m谩s interior) completa una 贸rbita en s贸lo un par de d铆as, mientras que el m谩s lento tarda unas diez veces m谩s. Los seis planetas tienen tama帽os que van desde aproximadamente uno hasta aproximadamente tres veces el tama帽o de la Tierra, mientras que sus masas son de 1,5 a 8 veces la masa de la Tierra. Algunos de los planetas son rocosos, pero m谩s grandes que la Tierra— estos planetas se conocen como Supertierras. Otros son planetas gaseosos, como los planetas exteriores de nuestro Sistema Solar, pero son mucho m谩s peque帽os (los apodados minineptunos).
Aunque ninguno de los seis exoplanetas encontrados se encuentra en la zona habitable de la estrella, los investigadores sugieren que, al continuar con la cadena de resonancia, podr铆an encontrar m谩s planetas en esa zona o muy cerca.
El Telescopio Extremadamente Grande (ELT) de ESO, que comenzar谩 a funcionar esta d茅cada, podr谩 obtener im谩genes directas de exoplanetas rocosos en la zona habitable de una estrella e incluso caracterizar sus atm贸sferas, proporcion谩ndonos una oportunidad para conocer con mayor detalle sistemas como TOI-178.
Correcci贸n, 4 de febrero de 2021: una versi贸n anterior de este comunicado de prensa dec铆a, incorrectamente, que las masas de los planetas en el sistema oscilaban entre 1,5 y 30 veces la masa de la Tierra. Los planetas tienen masas entre 1,5 y 8 veces la masa de la Tierra ".
Esta animaci贸n muestra una representaci贸n de las 贸rbitas y movimientos de los planetas del sistema TOI-178. Nuevas investigaciones de Adrien Leleu y sus colegas, llevadas a cabo con varios telescopios, incluyendo el Very Large Telescope de ESO, ha revelado que el sistema cuenta con seis exoplanetas y que todos, menos el m谩s cercano a la estrella, son prisioneros de un ritmo peculiar a medida que se mueven en sus respectivas 贸rbitas (representados en color naranja). En otras palabras, est谩n en resonancia.
Esto significa que hay patrones que se repiten a medida que los planetas se mueven alrededor de la estrella, haciendo que algunos planetas se alineen cada pocas 贸rbitas.
En esta recreaci贸n art铆stica, el movimiento r铆tmico de los planetas alrededor de la estrella central se representa a trav茅s de una armon铆a musical, creada mediante la atribuci贸n de una nota (en la escala pentat贸nica) a cada uno de los planetas de la cadena de resonancia. Esta nota se reproduce cuando un planeta completa una 贸rbita o media 贸rbita; cuando los planetas se alinean en estos puntos de sus 贸rbitas, suenan en resonancia.
ESO
Ilustraci贸n de un planeta rico en carbono con diamantes y s铆lice como minerales principales. El agua puede convertir un planeta de carburo en un planeta rico en diamantes. En el interior, los principales minerales ser铆an el diamante y el s铆lice (una capa con cristales en la ilustraci贸n). El n煤cleo (azul oscuro) podr铆a ser una aleaci贸n de hierro y carbono. (Foto: Shim/ASU/Vecteezy)
A medida que misiones como el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, la TESS y la Kepler contin煤an proporcionando conocimientos sobre las propiedades de los exoplanetas (planetas alrededor de otras estrellas), los cient铆ficos son cada vez m谩s capaces de reconstruir el aspecto de estos planetas, de qu茅 est谩n hechos, y si podr铆an ser habitables o incluso estar habitados.
En un nuevo estudio publicado recientemente en la revista The Planetary Science Journal, un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Arizona (ASU) y la Universidad de Chicago ha determinado que algunos exoplanetas ricos en carbono, dadas las circunstancias adecuadas, podr铆an estar hechos de diamantes y s铆lice.
"Estos exoplanetas no se parecen a nada en nuestro sistema solar", dice el autor principal Harrison Allen-Sutter de la Escuela de Exploraci贸n de la Tierra y el Espacio de la ASU.
Cuando las estrellas y los planetas se forman, lo hacen a partir de la misma nube de gas, por lo que sus composiciones son similares. Una estrella con una proporci贸n menor de carbono y ox铆geno tendr谩 planetas como la Tierra, compuestos de silicatos y 贸xidos con un contenido muy peque帽o de diamantes (el contenido de diamantes de la Tierra es de aproximadamente un 0,001%).
Pero los exoplanetas alrededor de estrellas con una mayor proporci贸n de carbono y ox铆geno que nuestro Sol tienen m谩s probabilidades de ser ricos en carbono. Allen-Sutter y los coautores Emily Garhart, Kurt Leinenweber y Dan Shim de la ASU, con Vitali Prakapenka y Eran Greenberg de la Universidad de Chicago, formularon la hip贸tesis de que estos exoplanetas ricos en carbono podr铆an convertirlo en diamantes y silicatos, si el agua (que es abundante en el universo) estuviera presente, creando una composici贸n rica en diamantes.
Para probar esta hip贸tesis, el equipo de investigaci贸n necesitaba imitar el interior de los exoplanetas ricos en carburo usando calor y alta presi贸n. Para ello, utilizaron yunques de diamante a alta presi贸n en el laboratorio de Shim.
Primero, sumergieron carburo de silicio en agua y comprimieron la muestra entre los diamantes a una presi贸n muy alta. Luego, para controlar la reacci贸n entre el carburo de silicio y el agua, llevaron a cabo un calentamiento por l谩ser en el Laboratorio Nacional de Argonne en Illinois, tomando mediciones de rayos X mientras el l谩ser calentaba la muestra a altas presiones.
Como predijeron, con el calor y la presi贸n altos, el carburo de silicio reaccion贸 con agua y se convirti贸 en diamantes y s铆lice.
Hasta ahora, no hemos encontrado vida en otros planetas, pero la b煤squeda contin煤a. Los cient铆ficos planetarios y los astrobi贸logos est谩n utilizando sofisticados instrumentos en el espacio y en la Tierra para encontrar planetas con las propiedades correctas y la ubicaci贸n correcta alrededor de sus estrellas donde podr铆a existir vida.
Sin embargo, en el caso de los planetas ricos en carbono que son objeto de este estudio, es probable que no tengan las propiedades necesarias para la vida.
Aunque la Tierra est谩 geol贸gicamente activa (un indicador de habitabilidad), los resultados de este estudio muestran que a los planetas ricos en carbono les cuesta mucho ser geol贸gicamente activos y esta falta de actividad geol贸gica puede hacer que la composici贸n atmosf茅rica sea inhabitable. Las atm贸sferas son cr铆ticas para la vida, ya que nos proporcionan aire para respirar, protecci贸n contra el duro entorno del espacio, e incluso presi贸n para permitir el agua l铆quida.
"Independientemente de la habitabilidad, este es un paso adicional para ayudarnos a entender y caracterizar nuestras observaciones de exoplanetas, cada vez m谩s numerosas y mejores", dice Allen-Sutter. "Cuanto m谩s aprendamos, mejor podremos interpretar nuevos datos de futuras misiones como el Telescopio Espacial James Webb y el Telescopio Espacial Nancy Grace Roman para entender los mundos m谩s all谩 de nuestro propio sistema solar".
Fuente: NCYT Amazings
Con datos del sat茅lite TESS de la NASA, el retirado telescopio espacial Spitzer y el Gran Telescopio Canarias (GTC), un equipo internacional de astr贸nomos, en el que participa el Instituto de Astrof铆sica de Canarias (IAC), ha detectado lo que podr铆a ser el primer planeta intacto que se encuentra en 贸rbita cerca de una enana blanca, el denso resto de una estrella similar al Sol y solo un 40% m谩s grande que la Tierra. El hallazgo se publica hoy en la revista Nature.
El objeto del tama帽o de J煤piter, llamado WD 1856 b, es aproximadamente siete veces m谩s grande que la enana blanca, llamada WD 1856 + 534. El planeta orbita entorno a la enana blanca cada 34 horas, m谩s de 60 veces m谩s r谩pido que Mercurio alrededor de nuestro Sol.
- “De alguna manera, WD 1856 b se acerc贸 mucho a su enana blanca y logr贸 mantenerse de una sola pieza”, se帽ala Andrew Vanderburg, profesor asistente de Astronom铆a en la Universidad de Wisconsin-Madison y autor principal del art铆culo. “El proceso de creaci贸n de la enana blanca destruye los planetas cercanos, y cualquier cosa que luego se acerque demasiado suele ser destrozada por la inmensa gravedad de la estrella. Todav铆a tenemos muchas preguntas sobre c贸mo WD 1856 b lleg贸 a su ubicaci贸n actual sin encontrarse con uno de esos destinos”, a帽ade.
TESS detect贸 WD 1856 b a unos 80 a帽os luz de distancia en la constelaci贸n de Draco. Orbita a una enana blanca fr铆a y tranquila que tiene aproximadamente 18.000 km de di谩metro, puede tener hasta diez mil millones de a帽os y es un miembro distante de un sistema de estrellas triples.
Cuando una estrella similar al Sol se queda sin combustible, se hincha hasta cientos o miles de veces su tama帽o original, formando una estrella gigante roja m谩s fr铆a. Posteriormente, expulsa sus capas externas de gas, perdiendo hasta el 80% de su masa, y el n煤cleo caliente restante se convierte en una enana blanca. “Cualquier objeto cercano es engullido e incinerado durante este proceso, que en este sistema habr铆a incluido WD 1856 b en su 贸rbita actual. Por ello, los astrof铆sicos estiman que el posible planeta debe haberse originado al menos 50 veces m谩s lejos de su ubicaci贸n actual”, indica Felipe Murgas, investigador del IAC y coautor del art铆culo.
- “Sabemos desde hace mucho tiempo que despu茅s del nacimiento de las enanas blancas, peque帽os objetos distantes, como asteroides y cometas, pueden dispersarse hacia estas estrellas. Por lo general, son separados por la fuerte gravedad de la enana blanca y se convierten en un disco de escombros”, explica Siyi Xu, astr贸nomo asistente del Observatorio Gemini en Hilo, Haw谩i. “Por eso estaba tan emocionado cuando Andrew me habl贸 de este sistema. Hemos visto indicios de que los planetas tambi茅n podr铆an dispersarse hacia adentro, pero esta parece ser la primera vez que vemos un planeta que hizo todo el viaje intacto”.
El equipo sugiere varios escenarios que podr铆an haber empujado a WD 1856 b hacia un camino el铆ptico alrededor de la enana blanca. Esta trayectoria se habr铆a vuelto m谩s circular con el tiempo a medida que la gravedad de la estrella estiraba el objeto, creando enormes mareas que disipaban su energ铆a orbital.
- “El caso m谩s probable involucra a varios otros cuerpos del tama帽o de J煤piter cercanos a la 贸rbita original de WD 1856 b,” explica Enric Pall茅, investigador del IAC y tambi茅n coautor del art铆culo. “Otros posibles escenarios contemplan el tir贸n gravitacional gradual de las otras dos estrellas del sistema, las enanas rojas G229-20 A y B, durante miles de millones de a帽os y un sobrevuelo de una estrella rebelde que perturba el sistema. Pero estas y otras explicaciones son menos probables porque requieren condiciones muy espec铆ficas para lograr los mismos efectos que los posibles planetas gigantes compa帽eros”.
Los objetos del tama帽o de J煤piter ocupan una gran variedad de masas, desde planetas solo unas pocas veces m谩s masivos que la Tierra hasta estrellas de baja masa miles de veces la masa de la Tierra. Otras son enanas marrones, que se encuentran a medio camino entre planeta y estrella. Por lo general, los cient铆ficos recurren a las observaciones de la velocidad radial para medir la masa de un objeto, lo que puede indicar su composici贸n y naturaleza. Este m茅todo funciona al estudiar c贸mo un objeto en 贸rbita tira de su estrella y altera el color de su luz. Pero, en este caso, la enana blanca es tan vieja que su luz se ha vuelto demasiado d茅bil y sin rasgos distintivos para que los cient铆ficos detecten cambios notables.
Para solventar esta dificultad, el equipo observ贸 el sistema en infrarrojo utilizando Spitzer, solo unos meses antes de que el telescopio fuera desmantelado. Una enana marr贸n o una estrella de baja masa emitir铆a su propio brillo infrarrojo. Esto significa que Spitzer registrar铆a un tr谩nsito m谩s brillante que si el objeto fuera un planeta que bloqueara toda la luz. Cuando los investigadores compararon los datos de Spitzer con las observaciones de tr谩nsito de luz visible tomadas con el Gran Telescopio Canarias, instalado en el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garaf铆a, La Palma), no vieron diferencias perceptibles. Eso, combinado con la edad de la estrella y otra informaci贸n sobre el sistema, los llev贸 a concluir que WD 1856 b es muy probablemente un planeta con no m谩s de 14 veces la masa de J煤piter. Las investigaciones y observaciones futuras pueden confirmar esta conclusi贸n.
- “Debido a que la enana blanca emite poca luz y el tr谩nsito tiene una duraci贸n cercana a los 8 minutos, obtener datos de un tr谩nsito que permitiera medir con gran precisi贸n la profundidad de 茅ste era un desaf铆o para muchos instrumentos actuales. Afortunadamente GTC y su equipo pudieron realizar dicha medida siendo crucial en este descubrimiento”, se帽ala Hannu Parviainen, investigador del IAC y coautor del art铆culo. Pero no solo se utilizaron grandes telescopios en este trabajo, tambi茅n el instrumento del proyecto Japon茅s-Espa帽ol MuSCAT2 montado en el Telescopio Carlos S谩nchez (1.52 m) del Observatorio del Teide, ayud贸 a establecer l铆mites en la profundidad del tr谩nsito en diferentes longitudes de onda.
Encontrar un mundo posible que orbita cerca de una enana blanca ha llevado a los investigadores a considerar las implicaciones para estudiar las atm贸sferas de peque帽os mundos rocosos en situaciones similares. Esto es porque el min煤sculo tama帽o de la enana blanca facilita la caracterizaci贸n de la atm贸sfera del planeta. Por ejemplo, supongamos que un planeta del tama帽o de la Tierra se encuentra en el rango de distancias orbitales alrededor de WD 1856 donde podr铆a existir agua en su superficie. Los astrof铆sicos calculan que el pr贸ximo Telescopio Espacial James Webb de la NASA podr铆a detectar agua y di贸xido de carbono en estos hipot茅ticos mundos observando solo cinco tr谩nsitos.
Actualmente no hay evidencia que sugiera que hay otros mundos en el sistema, pero es posible que existan planetas adicionales y que a煤n no se hayan detectado. Pueden tener 贸rbitas que excedan el tiempo que TESS observa un sector o estar inclinadas de tal manera que no se produzcan tr谩nsitos. La enana blanca tambi茅n es tan peque帽a que la posibilidad de atrapar tr谩nsitos de planetas m谩s lejanos en el sistema es muy baja.
Art铆culo: Andrew Vanderburg, et al. “A giant planet candidate transiting a white dwarf”, Nature, 2020. DOI: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2713-y
Material complementario:
- Art铆culo de la NASA (en ingl茅s): https://www.nasa.gov/press-release/nasa-missions-spy-first-possible-sur…
- V铆deo de Youtube de la NASA (en ingl茅s): https://youtu.be/fDhG0ppvQ2g
IAC
Cincuenta a帽os despu茅s, las muestras tomadas por las misiones Apolo y Luna han transformado nuestra visi贸n sobre c贸mo se forman los planetas, incluido el nuestro. Hoy Science publica un n煤mero especial sobre el cincuenta aniversario del alunizaje y dedica una revisi贸n a revindicar la importancia de estas muestras, cuyo trabajo todav铆a no ha terminado.
“Las muestras lunares aportaron evidencias de que la formaci贸n de planetas es muy violenta”, dice Richard Carlson
“Las muestras lunares aportaron evidencias convincentes de que la formaci贸n de planetas es muy violenta”, resume a Sinc Richard Carlson, investigador del Carnegie Institution for Science y autor de la revisi贸n. “Esto cambi贸 por completo nuestra visi贸n de estos procesos, que antes del Apolo se consideraban relativamente fr铆os y provocados por la lenta acumulaci贸n de peque帽os objetos”.
El inter茅s de las rocas lunares para entender nuestro propio planeta reside en su edad. “La mayor铆a de la superficie terrestre es bastante joven en t茅rminos geol贸gicos, de apenas 200 millones de a帽os”, comenta Carlson. El Sistema Solar comenz贸 su nacimiento hace 4 567 millones de a帽os, pero es muy raro encontrar rocas en la superficie de la Tierra con una antig眉edad superior a los 3.600 millones de a帽os.
Esto es debido a que vivimos en un planeta ‘vivo’, activo geol贸gicamente. El precio a pagar es que cualquier registro de los procesos implicados en su formaci贸n hace tiempo que fue eliminado por esta actividad continua. Por suerte, siempre podemos mirar hacia la Luna. “La mayor铆a de la superficie lunar tiene m谩s de 4.000 millones de a帽os, y algunas partes se acercan a los 4.400”, asegura el investigador.
Por ello, el valor de las muestras que trajeron de vuelta las misiones Apolo y las sovi茅ticas es incalculable. Seg煤n Carlson, “la Luna ‘recuerda’ los procesos implicados en la formaci贸n planetaria que la Tierra ha olvidado”.
Uno de los procesos que la Luna recuerda es, por supuesto, el de su propia formaci贸n. “[Nuestro sat茅lite] se origin贸 cuando un gran objeto, del tama帽o de Marte, golpe贸 la proto-Tierra. Un impacto de tal magnitud provoc贸 muchos cambios en la composici贸n de la Tierra”, detalla el experto. Por ejemplo, la p茅rdida de componentes vol谩tiles como el agua. Nuestro joven planeta ya no ser铆a igual a como era antes del choque.
Estudiar la Luna: lo est谩s haciendo mal
Las muestras lunares no solo nos han ense帽ado mucho sobre nuestro hogar: tambi茅n han revelado informaci贸n valiosa sobre el suyo. “Los modelos sobre la naturaleza de la Luna anteriores al alunizaje eran incorrectos”, asegura Carlson. Hasta entonces se cre铆a que el sat茅lite se form贸 en fr铆o, y que las cuencas oscuras representaban viejos oc茅anos cuya agua se hab铆a evaporado hac铆a mucho.
Gracias a las primeras muestras tomadas por el Apolo 11 se descubri贸 que la Luna se hab铆a formado en caliente, “probablemente fundida”. Su gruesa corteza se separ贸 por la flotaci贸n de cristales formados en un oc茅ano de magma en enfriamiento, en un proceso que el autor compara con el de los icebergs en el oc茅ano.
Las cuencas tampoco eran las cicatrices de oc茅anos muertos, sino cr谩teres que fueron resultado de los impactos de enormes meteoritos. El investigador explica que “son oscuras porque est谩n rellenadas con la lava que erupcion贸 mucho despu茅s de que se formaran”. Precisamente estos impactos tambi茅n revelan mucha informaci贸n: “La superficie lunar es tan vieja que ha registrado la mayor parte de la historia del bombardeo de meteoritos del Sistema Solar interior”.
Este registro nos cuenta que los impactos de meteoritos eran muy comunes en el joven Sistema Solar, tanto que habr铆an actuado como un “agente esterilizante” de cualquier forma de vida temprana que hubiera intentado aparecer. Tambi茅n sirve para estudiar otros planetas: “Los cr谩teres lunares, cuya edad se ha determinado gracias a las muestras, nos permiten calibrar la antig眉edad de las superficies de Marte y Mercurio seg煤n la densidad de cr谩teres”.
Todav铆a mucho por aprender
Entre 1969 y 1972, las misiones Apolo recogieron 2 200 rocas con un peso de 382 kg, que m谩s tarde fueron procesadas en m谩s de 11 000 muestras. Podr铆amos pensar que estas ya han revelado todos los datos que pod铆an, pero Carlson defiende en su texto que todav铆a tienen mucho por ense帽arnos sobre la formaci贸n y geolog铆a de otros mundos.
“Se desarrollan nuevas t茅cnicas todo el tiempo”, asegura. Las limitaciones tecnol贸gicas provocaron que, aunque las muestras se tomaron hace 50 a帽os, no pudieran revelar todos sus secretos inmediatamente. Y pone como ejemplo el descubrimiento de agua lunar.
“Cuando las muestras se tomaron las t茅cnicas anal铆ticas de entonces no pudieron detectar la presencia de agua en ninguna de ellas”, explica. Esto reforz贸 la idea de que la Luna era un ambiente 谩rido y que toda el agua se evapor贸 en el gran impacto que le dio origen.
Hoy sabemos que esto es falso. “Hace una d茅cada, nuevas t茅cnicas desarrolladas permitieron detectar agua en estas muestras, a concentraciones muy bajas”. La Luna es seca, pero no est谩 completamente libre de agua. “Esto nos ha obligado a reexaminar nuestros modelos sobre la formaci贸n de los planetas y c贸mo estos pueden retener l铆quido durante su formaci贸n”, a帽ade el ge贸logo. El tiempo dir谩 si estas muestras ya cincuentonas todav铆a albergan secretos en su interior.
El futuro de la exploraci贸n pasa por China
El especial de Science tambi茅n analiza el papel del gigante asi谩tico en el futuro de la exploraci贸n lunar. Este mismo a帽o, el Programa para la Exploraci贸n Lunar de China (CLEP) envi贸 con 茅xito la sonda Chang’E-4 y el rover Yutu-2 a la cara oculta de nuestro sat茅lite, que tambi茅n tom贸 muestras de rocas.
En un art铆culo firmado por varios investigadores de la Academia China de Ciencias, se destaca que el programa asi谩tico ha sentado las bases para el futuro a trav茅s de sus cuatro misiones exitosas. Todo esto, a pesar de su juventud.
“As铆 como el programa Apolo tuvo un papel positivo en el desarrollo de la sociedad humana, China trabajar谩 con pa铆ses de todo el mundo en sus proyectos de exploraci贸n espacial y lunar para construir un mejor futuro para la humanidad”, escriben los autores. En la pr贸xima d茅cada, el CLEP enviar谩 otras tres misiones a la Luna con el objetivo 煤ltimo de construir una base de investigaci贸n.
El efecto que esa actividad nuclear tiene en la galaxia anfitriona es lo que se conoce como retroalimentaci贸n del AGN, y una de sus manifestaciones son los vientos: se trata de gas del centro de la galaxia que est谩 siendo empujado hacia fuera por la energ铆a que libera el n煤cleo activo. Estos vientos pueden alcanzar velocidades de hasta miles de km/s y en el caso de los AGN m谩s en茅rgeticos, como son por ejemplo los cu谩sares, pueden llegar a "vaciar" de gas el centro de las galaxias, impidiendo as铆 la formaci贸n de nuevas estrellas. Se ha demostrado que la evoluci贸n de la formaci贸n estelar a nivel cosmol贸gico no se puede explicar sin la existencia de un mecanismo que la regule.
Para el estudio de estos vientos en cu谩sares se ha utilizado el instrumento EMIR instalado en el Gran Telescopio de Canarias (GTC). EMIR es un instrumento desarrollado 铆ntegramente en el Instituto de Astrof铆sica de Canarias, que estudia los objetos m谩s fr铆os y distantes del Universo analizando la luz infrarroja. Desde junio de 2016 se encuentra acoplado al telescopio GTC, despu茅s de haber pasado por una exhaustiva fase de pruebas en los talleres del 脕rea de Instrumentaci贸n de la sede central del IAC en La Laguna.
Los datos que ha recogido desde entonces han servido para producir varios art铆culos cient铆ficos, el 煤ltimo de los cuales es un estudio sobre el cu谩sar oscurecido J1509+0434, publicado hoy en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters y elaborado por un equipo internacional que lidera la investigadora del IAC, Cristina Ramos Almeida. Este cu谩sar se encuentra en el Universo Local, y es un an谩logo de los cu谩sares m谩s distantes (mucho m谩s numerosos) en los cuales la retroalimentaci贸n del AGN deb铆a estar afectando de forma dr谩stica a la formaci贸n de nuevas estrellas.
"EMIR nos ha permitido estudiar los vientos de gas ionizado y molecular de este cu谩sar haciendo uso del rango infrarrojo. Este an谩lisis es muy importante porque no siempre presentan las mismas propiedades, lo cual nos dice mucho sobre c贸mo se producen esos vientos y c贸mo afectan a sus galaxias anfitrionas”, explica Ramos Almeida. El estudio de este y otros cu谩sares locales nos permitir谩 entender qu茅 les estaba pasando a las galaxias cuando eran m谩s j贸venes y estaban a煤n formando las estructuras que vemos hoy en d铆a.
Bas谩ndose en los nuevos datos obtenidos con EMIR, el equipo ha descubierto que el viento ionizado es m谩s r谩pido que el molecular, llegando a alcanzar velocidades de hasta 1.200 km/s. Sin embargo, ser铆a el viento molecular el que estar铆a vaciando las reservas de gas de la galaxia (hasta 176 masas solares por a帽o). “Nuevas observaciones obtenidas con ALMA nos permitir谩n confirmar esta estimaci贸n”, se帽ala Jos茅 Acosta Pulido, investigador del IAC y coautor del trabajo.
El siguiente paso es observar una muestra completa de cu谩sares oscurecidos cercanos con EMIR para caracterizar sus vientos ionizados y moleculares. Tambi茅n queremos investigar las poblaciones de las galaxias anfitrionas, con el objetivo de ver si los vientos m谩s extremos son los que han afectado m谩s significativamente a las estrellas de sus galaxias anfitrionas. Esto nos permitir铆a confirmar de manera directa el efecto de la retroalimentaci贸n del AGN sobre la evoluci贸n de las galaxias.
- Art铆culo: C. Ramos Almeida, J. A. Acosta-Pulido, C. N. Tadhunter, C. Gonz谩lez-Fern谩ndez, C. Cicone, M. Fern谩ndez-Torreiro. A near-infrared study of the multi-phase outflow in the type-2 quasar J1509+0434. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, slz072, https://doi.org/10.1093/mnrasl/slz072
IAC
A tan solo 12,5 a帽os luz de distancia, se encuentra la “estrella de Teegarden”. Se trata de una de las estrellas m谩s peque帽as que existen, del tipo enana roja, que forma parte de la constelaci贸n de Aries. Su temperatura es de 2.700°C y su masa es una d茅cima parte la del Sol. A pesar de su proximidad, no fue descubierta hasta 2003, por su d茅bil luminosidad.
“Hemos estado observando esta estrella durante tres a帽os para ver posibles variaciones peri贸dicas en su velocidad”, explica Mathias Zechmeister, investigador de la Universidad de G枚ttingen y primer autor del estudio. Los datos han revelado la existencia de dos planetas, ambos similares a los planetas interiores del Sistema Solar. Apenas son un poco mayores que la Tierra y est谩n situados en la llamada “zona habitable”, donde podr铆a existir agua l铆quida. “Es posible que estos dos planetas formen parte de un sistema m谩s grande”, se帽ala Stefan Dreizler, tambi茅n investigador de la Universidad de G枚ttingen y coautor de este trabajo.
El IAC ha participado muy activamente en las campa帽as fotom茅tricas de la estrella. Estas se han llevado a cabo con instrumentos como Muscat2, instalado en el Telescopio Carlos S谩nchez, del Observatorio del Teide (Tenerife), y con infraestructuras de la red de telescopios de Las Cumbres Observatory, entre otras. “Estos estudios nos han permitido descartar que la se帽al de los planetas fuera debida a la actividad de la estrella y, en el caso de estos dos nuevos planetas, no pudimos detectar sus tr谩nsitos”, comenta V铆ctor S谩nchez B茅jar, investigador del IAC y otro de los autores del art铆culo que publica la revista Astronomy & Astrophysics.
Para poder utilizar el m茅todo del tr谩nsito, los planetas deben pasar por delante del disco estelar y atenuar la luz procedente de la estrella durante un instante. Esta alineaci贸n fortuita solo ocurre para una fracci贸n muy reducida de sistemas planetarios.
Curiosamente, el sistema de la estrella de Teegarden est谩 situado en un lugar especial en el cielo: desde esta estrella, se podr铆an ver los planetas de nuestro sistema solar pasando por delante del Sol y, dentro de unos pocos a帽os, la Tierra ser铆a visible como un planeta en tr谩nsito para cualquiera que pudiera estar mirando.
Cazadores de planetas
El tipo de estrellas a las que pertenece la estrella de Teegarden son las m谩s peque帽as para la cuales se puede medir la masa de sus planetas con la tecnolog铆a actual. “Este descubrimiento es un gran 茅xito para el proyecto CARMENES, que fue dise帽ado espec铆ficamente para buscar planetas alrededor de las estrellas menos masivas”, dice Ignasi Ribas, investigador del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) y coautor del art铆culo.
Desde 2016, cient铆ficos alemanes y espa帽oles buscan planetas alrededor de estrellas cercanas en el marco del instrumento CARMENES, instalado en el telescopio de 3,5 m del Observatorio de Calar Alto (Almer铆a). Estos dos nuevos hallazgos son el d茅cimo y el und茅cimo entre los descubrimientos del proyecto.
El IAC es una de las once instituciones del consorcio CARMENES, entre las que se encuentran el Max-Planck-Institut f眉r Astronomie, Heidelberg (Alemania), el Instituto de Astrof铆sica de Andaluc铆a, Granada (Espa帽a), el Landessternwarte K枚nigstuhl, Zentrum f眉r Astronomie der Universit盲t Heidelberg (Alemania), l’Institut de Ci猫ncies de l'Espai, Barcelona (Espa帽a), el Insitut f眉r Astrophysik, Georg-August-Universit盲t G枚ttingen (Alemania), la Universidad Complutense de Madrid, Departamento de Astrof铆sica (Espa帽a), el Th眉ringer Landessternwarte Tautenburg (Alemania), el Hamburger Sternwarte, Universit盲t Hamburg (Alemania), el Centro de Astrobiolog铆a, Madrid (Espa帽a) y el Centro Astron贸mico Hispano-Alem谩n, Calar Alto (Alemania y Espa帽a). Dentro del desarrollo de la parte instrumental del proyecto, el IAC contribuy贸 con el dise帽o y construcci贸n de los soportes mec谩nicos del elemento de dispersi贸n cruzada (grisma), el Exposure Meter y el Fiber Exit Unit.
- Art铆culo: M. Zechmeister et al. The CARMENES search for exoplanets around M dwarfs. Two temperate Earth-mass planet candidates around Teegarden’s Star. Astronomy & Astrophysics. June 2019. https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/201935460
IAC
El VLT observa un asteroide doble que sobrevuela la Tierra a 70.000 km/h
El Centro Internacional de Alerta de Asteroides (IAWN, de International Asteroid Warning Network) coordin贸 desde varias organizaciones una campa帽a de observaci贸n del asteroide 1999 KW4 a su paso por la Tierra, que alcanz贸 una distancia m铆nima de 5,2 millones de km [1] el 25 de mayo de 2019. 1999 KW4 tiene aproximadamente 1,3 km de ancho y no representa ning煤n riesgo para la Tierra. Dado que su 贸rbita es conocida, los cient铆ficos pudieron predecir este sobrevuelo y preparar la campa帽a de observaci贸n.
ESO se uni贸 a la campa帽a con su buque insignia, el VLT (Very Large Telescope). El VLT est谩 equipado con SPHERE, uno de los pocos instrumentos del mundo capaz de obtener im谩genes lo suficiente precisas como para distinguir los dos componentes del asteroide, que est谩n separados por unos 2,6 km.
SPHERE fue dise帽ado para observar exoplanetas; su sistema de 贸ptica adaptativa de vanguardia (AO) corrige la turbulencia de la atm贸sfera, devolviendo im谩genes tan n铆tidas como si el telescopio estuviera en el espacio. Tambi茅n est谩 equipado con coron贸grafos para atenuar el brillo de estrellas brillantes, desvelando la presencia de los d茅biles exoplanetas que las orbitan.
Tom谩ndose un descanso de su trabajo habitual, que implica pasarse la noche cazando exoplanetas, los datos de SPHERE ayudaron a los astr贸nomos a caracterizan el asteroide doble. En particular, ahora es posible medir si el sat茅lite m谩s peque帽o tiene la misma composici贸n que el objeto m谩s grande.
“Estos datos, junto con todos aquellos que se obtienen en otros telescopios a trav茅s de la campa帽a de la IAWN, ser谩n esenciales para la evaluaci贸n de estrategias de desviaci贸n efectiva en caso de que se descubriera que un asteroide tiene curso de colisi贸n con la Tierra”, explica Olivier Hainaut, astr贸nomo de ESO. “En el peor de los casos, este conocimiento tambi茅n es esencial para predecir c贸mo un asteroide podr铆a interactuar con la atm贸sfera y la superficie de la Tierra, permiti茅ndonos mitigar los da帽os en caso de colisi贸n”.
“El asteroide doble pas贸 cerca de la Tierra a m谩s de 70.000 km/h, lo que hizo que observarlo con el VLT fuera todo un desaf铆o”, afirm贸 Diego Parraguez, que manejaba el telescopio. Tuvo que usar toda su experiencia para fijar el r谩pido asteroide y captarlo con SPHERE.
Bin Yang, astr贸nomo del VLT, declar贸: “Cuando vimos el sat茅lite en las im谩genes corregidas por AO, est谩bamos muy emocionados. En ese momento, sentimos que todo el sufrimiento, todos los esfuerzos, hab铆an merecido la pena”. Mathias Jones, otro astr贸nomo del VLT implicado en estas observaciones, profundiz贸 en las dificultades: “Durante las observaciones, las condiciones atmosf茅ricas fueron un poco inestables. Adem谩s, el asteroide era relativamente d茅bil y se mov铆a muy r谩pido en el cielo, por lo que estas observaciones eran un reto particular que hizo que nuestro sistema de AO dejara de funcionar en varias ocasiones. ¡Fue un placer ver que nuestro duro trabajo sali贸 adelante a pesar de las dificultades!”.
Aunque 1999 KW4 no es una amenaza de impacto, se parece bastante a otro sistema de asteroides binario llamado Didymos que podr铆a constituir una amenaza a la Tierra en alg煤n momento de un futuro lejano.
Didymos y su compa帽ero, llamado “Didymoon”, son el objetivo de un futuro experimento pionero de defensa planetaria. La nave espacial DART de la NASA impactar谩 sobre Didymoon en un intento de cambiar su 贸rbita alrededor de su gemelo de mayor tama帽o, con el fin de poner a prueba la viabilidad de desviar asteroides. Despu茅s del impacto, la misi贸n Hera de la ESA monitorizar谩 los asteroides Didymos en 2026 para reunir informaci贸n clave, incluidos la masa de Didymoon, las propiedades de su superficie y la forma del cr谩ter dejado por DART.
El 茅xito de estas misiones depende de la colaboraci贸n entre organizaciones, y el seguimiento de objetos cercanos a la tierra es un importante punto en la colaboraci贸n entre ESO y ESA. Este esfuerzo cooperativo ha sido constante desde el 茅xito del primer seguimiento de un NEO potencialmente peligroso a principios de 2014.
“Estamos encantados de desempe帽ar un papel en la protecci贸n de la Tierra frente a los asteroides”, afirm贸 Xavier Barcons, Director General de ESO. “Adem谩s de utilizar las sofisticadas capacidades del VLT, estamos trabajando con la ESA para crear prototipos destinados a una gran red que lleve la detecci贸n, seguimiento y caracterizaci贸n de asteroides al siguiente nivel”.
Este encuentro reciente con 1999 KW4 ha tenido lugar justo un mes antes del d铆a del asteroide, un d铆a oficial declarado por las Naciones Unidas con el fin de educar y sensibilizar sobre los asteroides y que se celebra el 30 de junio. Se llevar谩n a cabo eventos en los cinco continentes, y ESO estar谩 entre las principales organizaciones astron贸micas participantes. Ese d铆a, el Planetario y Centro de Visitantes ESO Supernova acoger谩 una serie de actividades sobre el tema de los asteroides a las que el p煤blico est谩 invitado a participar.
Notas
[1] Esta distancia es unas 14 veces la distancia a la Luna, lo suficientemente cerca como para poder estudiarlo, ¡pero no lo suficiente como para ser mortal! Muchos asteroides peque帽os pasan cerca de la Tierra a mucha menos distancia que 1999 KW4, incluso a veces m谩s cerca que la Luna. El encuentro m谩s reciente de la Tierra con un asteroide tuvo lugar el 15 de febrero de 2013, cuando un asteroide previamente desconocido, de 18 metros de di谩metro, explot贸 al entrar en la atm贸sfera de la Tierra sobre la ciudad rusa de Chelyabinsk. Los da帽os producidos por la onda de choque posterior causaron heridas a unas 1.500 personas.
ESO
Personal investigador de 14 instituciones cient铆ficas europeas, entre las que se encuentra el IAC, ha detectado la existencia de una interacci贸n binaria que hab铆a pasado inadvertida para la comunidad cient铆fica. Esta nueva investigaci贸n aporta una explicaci贸n alternativa a las altas tasas de p茅rdida de masa que se supon铆a reg铆an el final de la vida de las estrellas gigantes m谩s masivas.
El trabajo que publica hoy la revista Nature Astronomy revela que estas estrellas pierden masa a un ritmo mucho menor del que se pensaba. El viento estelar no es m谩s intenso de lo normal, pero se ve afectado por una pareja que, hasta ahora, se hab铆a pasado por alto: una segunda estrella que rodea a la gigante roja. Que este proceso sea m谩s lento de lo esperado impacta enormemente en la forma de entender c贸mo mueren las estrellas. Como consecuencia de este descubrimiento, se desprende que las estrellas gigantes m谩s masivas necesitan m谩s tiempo para depositar sus entra帽as qu铆micamente ricas en su entorno, afectando al enriquecimiento del medio interestelar y, por tanto, a la evoluci贸n qu铆mica de la galaxia.
El 煤nico observatorio que pod铆a facilitar informaci贸n detallada del desconcertante superviento en la 煤ltima fase de la vida de las estrellas gigantes m谩s masivas es ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), instalado en el desierto de Atacama (Chile). “Los datos recogidos mostraban una estructura espiral que confirma que estas estrellas no son individuales, sino que tienen una compa帽era binaria”, explica An铆bal Garc铆a Hern谩ndez, investigador del IAC y de la ULL y coautor del art铆culo. Y a帽ade: “La interacci贸n con esa compa帽era da como resultado una morfolog铆a de viento bastante compleja, en forma de espiral incompleta. Los datos anteriores carec铆an de la resoluci贸n espacial y la sensibilidad que proporciona ALMA y no permit铆an a los astr贸nomos encontrar las caracter铆sticas asociadas con la presencia de una estrella binaria”.
La interpretaci贸n de ALMA, dentro de este nuevo contexto, ha mostrado de manera convincente que la 煤ltima fase evolutiva de estas estrellas viejas no est谩 caracterizada por un corto “superviento extremo”, sino m谩s bien por una fase de “viento normal” mucho m谩s larga. En otras palabras, “las viejas estrellas tardan m谩s en morir”, o tambi茅n, “las viejas estrellas viven m谩s”.
Ahora, la comunidad cient铆fica investiga si la existencia de un sistema binario podr铆a explicar el comportamiento de otras gigantes rojas especiales. "Cre铆amos que muchas estrellas viv铆an solas, pero probablemente tendremos que ajustar esta idea”, aclara Leen Decin, autora principal del art铆culo y profesora de la Universidad Cat贸lica de Leuven. Y concluye: “Es probable que una estrella con una pareja sea m谩s com煤n de lo que pens谩bamos".
Art铆culo: L. Decin, W. Homan, T. Danilovich, A. de Koter, D. Engels, L. B. F. M. Waters, S. Muller, C. Gielen, D. A. Garc铆a-Hern谩ndez, R. J. Stancliffe, M. Van de Sande, G. Molenberghs, F. Kerschbaum, A. A. Zijlstra and I. El Mellah. 'Reduction of the maximum mass-loss rate of OH/IR stars due to unnoticed binary interaction', Nature Astronomy. DOI: 10.1038/s41550-019-0703-5
IAC
El primer efecto se ha observado varias veces en sistemas extrasolares. Sin embargo, no se han podido aportar pruebas de la existencia de impactos gigantescos, como el aparentemente acontecido en el sistema Kepler 107, hasta ahora.
La estrella central Kepler 107 es un poco m谩s grande que el Sol y tiene cuatro planetas que giran a su alrededor, pero fueron los dos m谩s cercanos a ella los que interesaron a los astrof铆sicos. Utilizando datos del sat茅lite Kepler, de la NASA, y del Telescopio Nazionale Galileo (TNG), instalado en el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garaf铆a, La Palma), el equipo determin贸 las caracter铆sticas de la estrella y midi贸 el radio y la masa de estos planetas. Aunque los dos m谩s pr贸ximos tienen un radio similar, sus masas son muy diferentes. De hecho, el segundo de ellos es tres veces m谩s denso que el primero.
La extraordinaria densidad del llamado planeta Kepler 107c es m谩s del doble que la de la Tierra. Esta densidad, excepcional para un planeta, ha intrigado a los investigadores y sugiere que su n煤cleo met谩lico, su parte m谩s densa, representa una proporci贸n anormalmente grande del planeta.
Sin embargo, todo podr铆a ser normal si no fuese porque la teor铆a de la foto-evaporaci贸n predice que el planeta m谩s denso en un sistema debe ser tambi茅n el m谩s cercano a su estrella. Para explicar c贸mo es posible que, en este caso, el m谩s cercano sea la mitad de denso que el segundo, se ha planteado la hip贸tesis de que el planeta Kepler 107c se haya formado como resultado de un impacto gigantesco. Este impacto que habr铆a arrancado sus capas externas aumentando as铆 su denso n煤cleo central. Despu茅s de las pruebas realizadas con simulaciones, esta hip贸tesis parece ser la m谩s probable.
Este trabajo permitir谩 mejorar la formaci贸n y evoluci贸n de los sistemas planetarios. En particular, destaca la importancia de la sinergia entre la f铆sica estelar y la investigaci贸n de los exoplanetas. "Necesitamos conocer la estrella para conocer mejor el planeta que la orbita”, afirma Savita Mathur, investigadora del IAC en Tenerife y una de las autoras del art铆culo. Y a帽ade: “En este trabajo, realizamos un an谩lisis s铆smico para caracterizar los par谩metros de la estrella que alberga el planeta. La astrosismolog铆a est谩 jugando un papel clave en el campo de los exoplanetas, ya que ha demostrado ser uno de los mejores m茅todos para caracterizar con precisi贸n las estrellas”. Por ello, se ha convertido en uno de los principales m茅todos para caracterizar estrellas durante la 煤ltima d茅cada y lo seguir谩 siendo en los a帽os venideros, gracias a las misiones espaciales para el descubrimiento de exoplanetas: TESS (NASA) y PLATO (ESA).
Art铆culo: Aldo S. Bonomo et al. “A giant impact as the likely origin of different twins in the Kepler-107 exoplanet system”, Nature Astronomy. DOI: 10.1038/s41550-018-0684-9.
La Colaboraci贸n Cient铆fica LIGO y VIRGO, su hom贸logo europeo, han anunciado cuatro nuevas detecciones de ondas gravitacionales fruto de la fusi贸n de agujeros negros de masa estelar. Estos resultados, procedentes de los detectores de ondas gravitacionales LIGO, operados por la Fundaci贸n Nacional para la Ciencia de los Estados Unidos (NSF) y Virgo, se dieron a conocer el s谩bado 1 de diciembre, en el marco del Congreso de F铆sica de Ondas Gravitacionales y Astronom铆a, que ha tenido lugar en la ciudad de College Park (Maryland, EE UU).
Hasta el momento, LIGO y Virgo han permitido detectar en total diez fusiones de agujeros negros de masa estelar y una fusi贸n de estrellas de neutrones, que son los restos densos y esf茅ricos del colapso de estrellas. De estas diez fusiones de agujeros negros, hay cuatro que corresponden a la nueva tanda de detecciones, mientras que las seis restantes ya se hab铆an presentado otras veces.
Las cuatro nuevas ondas han sido etiquetadas como GW170729, GW170809, GW170818, y GW170823 en referencia a la fecha de sus detecciones, que se produjeron en el segundo periodo de observaci贸n, entre el 30 de noviembre de 2016 y el 25 de agosto de 2017.
Todas est谩n recogidas en el cat谩logo que fue publicado el pasado s谩bado, que incluye toda la informaci贸n relativa en estos acontecimientos.
La contribuci贸n balear
El Grupo de Relatividad y Gravitaci贸n (GRG) de la Universitat de les Illes Balears (UIB), bajo la direcci贸n de Alicia M. Sintes, ha hecho importantes contribuciones a la observaci贸n y an谩lisis de las se帽ales detectadas.
Una de las aportaciones clave de este grupo ha sido la provisi贸n de modelos de se帽ales procedentes de la fusi贸n de sistemas binarios de agujeros negros. Estos modelos se utilizan para contrastar las predicciones de la teor铆a con los datos observados y son capaces de dar informaci贸n sobre la masa de los agujeros negros involucrados, as铆 como de la rotaci贸n o de las velocidades.
“Pasamos la mayor parte del tiempo ante un ordenador, calculando. Es muy satisfactorio observar que toda esta ardua tarea permite revelar y entender nuevas visiones del universo. Los estudiantes y posdoctorados colaboran en una revoluci贸n cient铆fica. Me alegra saber que forman parte de esta experiencia tan extraordinaria”, comenta Sascha Husa, que ha dirigido los esfuerzos del grupo en el modelado de agujeros negros.
Uno de los investigadores posdoctorales del grupo de la UIB, Geraint Pratten, ha trabajado en el an谩lisis de una de las nuevas detecciones, la GW170809: “La colaboraci贸n vive un periodo emocionante ante un n煤mero tan elevado de detecciones. La GW170809 es uno de los acontecimientos observados durante el segundo periodo de observaci贸n (O2) en los cuales est谩n involucrados agujeros negros de elevada masa estelar. Es similar a la primera detecci贸n, la GW150914, y ayudar谩 a conocer m谩s bien la poblaci贸n de sistemas binarios de agujeros negros que observamos actualmente”.
El tercer periodo de observaci贸n (O3) empezar谩 a principio de 2019, con una mejora de la sensibilidad de los detectores. Prev茅n detectar decenas de sistemas binarios a lo largo del a帽o, y necesitar谩n modelos m谩s precisos con el fin de extraer la m谩xima informaci贸n posible de estos acontecimientos.
Al铆cia Sintes est谩 emocionada por la creciente participaci贸n espa帽ola en el campo de las ondas gravitacionales: “La comunidad espa帽ola de ondas gravitacionales aumenta muy r谩pidamente. Hemos pasado de ser los 煤nicos en el campo, hace tres a帽os, a disponer de dos grupos en LIGO y tres en Virgo. Estamos orgullosos de haber allanado el camino”.
Adem谩s, tambi茅n plantea los pr贸ximos retos: “Impulsamos la astronom铆a de ondas gravitacionales un poco m谩s all谩. Queremos observar ondas gravitacionales con la misi贸n LISA de aqu铆 a aproximadamente quince a帽os. Trabajamos mucho para conseguir que nuestros estudiantes constituyan la vanguardia del campo en el futuro”.
Detecciones de r茅cord
Algunas de estas nuevas detecciones han batido r茅cords. Por ejemplo, el acontecimiento GW170729, detectado el d铆a 29 de julio de 2017 durante el segundo periodo de observaci贸n. Este acontecimiento fue generado por la fuente de ondas gravitacionales m谩s lejana y masiva hasta ahora nunca observada. Tuvo lugar hace aproximadamente cinco mil millones de a帽os, y liber贸 una energ铆a equivalente a cinco masas solares en forma de ondas gravitacionales.
El detector Advanced Virgo se uni贸 al segundo periodo de observaci贸n el d铆a 1 de agosto de 2017, y dio lugar a la primera detecci贸n simult谩nea de tres observatorios y a la primera relevante de Virgo: la colisi贸n de agujeros negros GW170814. Este acontecimiento fue el primero a ser observado por tres detectores trabajando de manera simult谩nea, hecho que permiti贸 analizar, por primera vez, la polarizaci贸n de las ondas gravitacionales (an谩loga a la polarizaci贸n de la luz).
El acontecimiento GW170817, detectado tres d铆as despu茅s del GW170814, fue la primera observaci贸n de un acontecimiento procedente de la fusi贸n de un sistema binario de estrellas de neutrones. Adem谩s, fue observado mediante luz, fijando un hito hist贸rico a la astronom铆a de multimensajeros, en la cual los objetos c贸smicos son observados simult谩neamente mediante diferentes formas de radiaci贸n.
Finalmente, fue posible dar con mucha precisi贸n la posici贸n celeste de uno de los nuevos acontecimientos, el GW170818, detectado conjuntamente por la red de detectores formada por los observatorios LIGO y Virgo. La posici贸n en la vuelta celeste de esta fusi贸n de agujeros negros, situada a 2,5 miles de millones de a帽os luz de la Tierra, fue identificada con una precisi贸n de 39 grados cuadrados, convirti茅ndola en la segunda mejor fuente de ondas gravitacionales en cuanto a su localizaci贸n, solo por detr谩s de la fusi贸n de estrellas de neutrones GW170817. As铆, el acontecimiento GW170818 remarca el potencial cient铆fico que tiene la red de detectores de ondas gravitacionales que conforman LIGO y Virgo.
“El pr贸ximo periodo de observaci贸n, que empezar谩 la primavera de 2019, conseguir谩 detectar m谩s acontecimientos de ondas gravitacionales, y la ciencia que la comunidad puede conseguir crecer en consecuencia”, afirma David Shoemaker, portavoz de la Colaboraci贸n Cient铆fica de LIGO (LSC, en ingl茅s) e investigador s茅nior al Instituto Kavli de Astrof铆sica e Investigaci贸n Espacial (MIT). "Vivimos un tiempo emocionante”.
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