Label: Exoplanetas
Utilizando una combinación de telescopios que incluye al Very Large Telescope, del Observatorio Europeo Austral (VLT de ESO), un equipo de astrónomos ha revelado la existencia de un sistema que consta de seis exoplanetas, cinco de los cuales bailan a un extraño compás alrededor de su estrella central. Los investigadores creen que el sistema podría proporcionar pistas importantes sobre cómo los planetas, incluidos los del Sistema Solar, se forman y evolucionan.
La primera vez que el equipo observó TOI-178, una estrella a unos 200 años luz de distancia, en la constelación de Sculptor, pensaron que habían visto dos planetas rodeándola en la misma órbita. Sin embargo, al echar un vistazo más de cerca, vieron algo completamente diferente. “Tras llevar a cabo más observaciones, nos dimos cuenta de que no había dos planetas orbitando la estrella a aproximadamente la misma distancia de ella, sino más bien múltiples planetas en una configuración 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 investigación ha revelado que el sistema cuenta con seis exoplanetas y que todos, menos el más cercano a la estrella, son prisioneros de una rítmica danza mientras se mueven en sus órbitas. En otras palabras, están 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 órbitas. Una resonancia similar se observa en las órbitas de tres de las lunas de Júpiter: Ío, Europa y Ganímedes. Ío, el más cercano de los tres a Júpiter, completa cuatro órbitas alrededor de Júpiter para cada órbita de Ganímedes, la más lenta, y dos órbitas completas por cada órbita de Europa.
Los cinco exoplanetas exteriores del sistema TOI-178 siguen una cadena de resonancia mucho más compleja, una de las más largas descubiertas hasta ahora en un sistema de planetas. Mientras que las tres lunas de Júpiter están 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 órbitas, el tercer planeta desde el principio (segundo en la cadena) completa 9 órbitas, y así sucesivamente. De hecho, inicialmente los científicos sólo encontraron cinco planetas en el sistema, pero siguiendo este ritmo resonante calcularon dónde podría haber otro planeta adicional para buscarlo en cuando dispusieran de una ventana de observación.
Más que una curiosidad orbital, esta danza de planetas resonantes proporciona pistas sobre el pasado del sistema. “Las órbitas de este sistema están 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 formación, por ejemplo, por un gran impacto, esta frágil configuración de órbitas no habría sobrevivido.
Trastorno en el sistema rítmico
Aunque la disposición de las órbitas sea clara y bien ordenada, las densidades de los planetas “son mucho más desordenadas”, afirma Nathan Hara, de la Universidad de Ginebra (Suiza), quien también participó 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 están perfectamente dispuestos, con los planetas rocosos y más densos más cerca de la estrella central y los esponjosos planetas gaseosos de baja densidad más alejados.
Según Leleu, “Este contraste entre la armonía rítmica del movimiento orbital y las densidades desordenadas desafía sin duda nuestra comprensión de la formación y evolución de los sistemas planetarios”.
Combinando técnicas
Para estudiar la inusual arquitectura del sistema, el equipo utilizó datos del satélite 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 difíciles de detectar directamente con telescopios, los astrónomos deben confiar en otras técnicas para detectarlos. Los principales métodos utilizados son los tránsitos por imágenes —observando la luz emitida por la estrella central, que se atenúa 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 pequeños signos de bamboleos que ocurren a medida que los exoplanetas se mueven en sus órbitas. El equipo utilizó ambos métodos para observar el sistema: CHEOPS, NGTS y SPECULOOS para tránsitos y ESPRESSO para velocidades radiales.
Mediante la combinación de las dos técnicas, el equipo fue capaz de recopilar información clave sobre el sistema y sus planetas, que orbitan su estrella central mucho más cerca y mucho más rápido de lo que la Tierra orbita el Sol. El más rápido (el planeta más interior) completa una órbita en sólo un par de días, mientras que el más lento tarda unas diez veces más. Los seis planetas tienen tamaños que van desde aproximadamente uno hasta aproximadamente tres veces el tamaño 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 más 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 más pequeños (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, podrían encontrar más planetas en esa zona o muy cerca.
El Telescopio Extremadamente Grande (ELT) de ESO, que comenzará a funcionar esta década, podrá obtener imágenes directas de exoplanetas rocosos en la zona habitable de una estrella e incluso caracterizar sus atmósferas, proporcionándonos una oportunidad para conocer con mayor detalle sistemas como TOI-178.
Corrección, 4 de febrero de 2021: una versión anterior de este comunicado de prensa decía, 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 animación muestra una representación de las órbitas 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 más cercano a la estrella, son prisioneros de un ritmo peculiar a medida que se mueven en sus respectivas órbitas (representados en color naranja). En otras palabras, están 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 órbitas.
En esta recreación artística, el movimiento rítmico de los planetas alrededor de la estrella central se representa a través de una armonía musical, creada mediante la atribución de una nota (en la escala pentatónica) a cada uno de los planetas de la cadena de resonancia. Esta nota se reproduce cuando un planeta completa una órbita o media órbita; cuando los planetas se alinean en estos puntos de sus órbitas, suenan en resonancia.
ESO
Ilustración de un planeta rico en carbono con diamantes y sílice como minerales principales. El agua puede convertir un planeta de carburo en un planeta rico en diamantes. En el interior, los principales minerales serían el diamante y el sílice (una capa con cristales en la ilustración). El núcleo (azul oscuro) podría ser una aleación 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 continúan proporcionando conocimientos sobre las propiedades de los exoplanetas (planetas alrededor de otras estrellas), los científicos son cada vez más capaces de reconstruir el aspecto de estos planetas, de qué están hechos, y si podrían 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, podrían estar hechos de diamantes y sílice.
"Estos exoplanetas no se parecen a nada en nuestro sistema solar", dice el autor principal Harrison Allen-Sutter de la Escuela de Exploración 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 proporción menor de carbono y oxígeno tendrá planetas como la Tierra, compuestos de silicatos y óxidos con un contenido muy pequeño de diamantes (el contenido de diamantes de la Tierra es de aproximadamente un 0,001%).
Pero los exoplanetas alrededor de estrellas con una mayor proporción de carbono y oxígeno que nuestro Sol tienen más 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 hipótesis de que estos exoplanetas ricos en carbono podrían convertirlo en diamantes y silicatos, si el agua (que es abundante en el universo) estuviera presente, creando una composición rica en diamantes.
Para probar esta hipótesis, el equipo de investigación necesitaba imitar el interior de los exoplanetas ricos en carburo usando calor y alta presión. Para ello, utilizaron yunques de diamante a alta presión en el laboratorio de Shim.
Primero, sumergieron carburo de silicio en agua y comprimieron la muestra entre los diamantes a una presión muy alta. Luego, para controlar la reacción entre el carburo de silicio y el agua, llevaron a cabo un calentamiento por láser en el Laboratorio Nacional de Argonne en Illinois, tomando mediciones de rayos X mientras el láser calentaba la muestra a altas presiones.
Como predijeron, con el calor y la presión altos, el carburo de silicio reaccionó con agua y se convirtió en diamantes y sílice.
Hasta ahora, no hemos encontrado vida en otros planetas, pero la búsqueda continúa. Los científicos planetarios y los astrobiólogos están utilizando sofisticados instrumentos en el espacio y en la Tierra para encontrar planetas con las propiedades correctas y la ubicación correcta alrededor de sus estrellas donde podría 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 está geológicamente activa (un indicador de habitabilidad), los resultados de este estudio muestran que a los planetas ricos en carbono les cuesta mucho ser geológicamente activos y esta falta de actividad geológica puede hacer que la composición atmosférica sea inhabitable. Las atmósferas son críticas para la vida, ya que nos proporcionan aire para respirar, protección contra el duro entorno del espacio, e incluso presión para permitir el agua líquida.
"Independientemente de la habitabilidad, este es un paso adicional para ayudarnos a entender y caracterizar nuestras observaciones de exoplanetas, cada vez más numerosas y mejores", dice Allen-Sutter. "Cuanto más 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 más allá de nuestro propio sistema solar".
Fuente: NCYT Amazings
Con datos del satélite TESS de la NASA, el retirado telescopio espacial Spitzer y el Gran Telescopio Canarias (GTC), un equipo internacional de astrónomos, en el que participa el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha detectado lo que podría ser el primer planeta intacto que se encuentra en órbita cerca de una enana blanca, el denso resto de una estrella similar al Sol y solo un 40% más grande que la Tierra. El hallazgo se publica hoy en la revista Nature.
El objeto del tamaño de Júpiter, llamado WD 1856 b, es aproximadamente siete veces más grande que la enana blanca, llamada WD 1856 + 534. El planeta orbita entorno a la enana blanca cada 34 horas, más de 60 veces más rápido que Mercurio alrededor de nuestro Sol.
- “De alguna manera, WD 1856 b se acercó mucho a su enana blanca y logró mantenerse de una sola pieza”, señala Andrew Vanderburg, profesor asistente de Astronomía en la Universidad de Wisconsin-Madison y autor principal del artículo. “El proceso de creación 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. Todavía tenemos muchas preguntas sobre cómo WD 1856 b llegó a su ubicación actual sin encontrarse con uno de esos destinos”, añade.
TESS detectó WD 1856 b a unos 80 años luz de distancia en la constelación de Draco. Orbita a una enana blanca fría y tranquila que tiene aproximadamente 18.000 km de diámetro, puede tener hasta diez mil millones de años 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 tamaño original, formando una estrella gigante roja más fría. Posteriormente, expulsa sus capas externas de gas, perdiendo hasta el 80% de su masa, y el núcleo caliente restante se convierte en una enana blanca. “Cualquier objeto cercano es engullido e incinerado durante este proceso, que en este sistema habría incluido WD 1856 b en su órbita actual. Por ello, los astrofísicos estiman que el posible planeta debe haberse originado al menos 50 veces más lejos de su ubicación actual”, indica Felipe Murgas, investigador del IAC y coautor del artículo.
- “Sabemos desde hace mucho tiempo que después del nacimiento de las enanas blancas, pequeños 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, astrónomo asistente del Observatorio Gemini en Hilo, Hawái. “Por eso estaba tan emocionado cuando Andrew me habló de este sistema. Hemos visto indicios de que los planetas también podrían 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 podrían haber empujado a WD 1856 b hacia un camino elíptico alrededor de la enana blanca. Esta trayectoria se habría vuelto más circular con el tiempo a medida que la gravedad de la estrella estiraba el objeto, creando enormes mareas que disipaban su energía orbital.
- “El caso más probable involucra a varios otros cuerpos del tamaño de Júpiter cercanos a la órbita original de WD 1856 b,” explica Enric Pallé, investigador del IAC y también coautor del artículo. “Otros posibles escenarios contemplan el tirón gravitacional gradual de las otras dos estrellas del sistema, las enanas rojas G229-20 A y B, durante miles de millones de años y un sobrevuelo de una estrella rebelde que perturba el sistema. Pero estas y otras explicaciones son menos probables porque requieren condiciones muy específicas para lograr los mismos efectos que los posibles planetas gigantes compañeros”.
Los objetos del tamaño de Júpiter ocupan una gran variedad de masas, desde planetas solo unas pocas veces más 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 científicos recurren a las observaciones de la velocidad radial para medir la masa de un objeto, lo que puede indicar su composición y naturaleza. Este método funciona al estudiar cómo un objeto en órbita 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 débil y sin rasgos distintivos para que los científicos detecten cambios notables.
Para solventar esta dificultad, el equipo observó el sistema en infrarrojo utilizando Spitzer, solo unos meses antes de que el telescopio fuera desmantelado. Una enana marrón o una estrella de baja masa emitiría su propio brillo infrarrojo. Esto significa que Spitzer registraría un tránsito más 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 tránsito de luz visible tomadas con el Gran Telescopio Canarias, instalado en el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma), no vieron diferencias perceptibles. Eso, combinado con la edad de la estrella y otra información sobre el sistema, los llevó a concluir que WD 1856 b es muy probablemente un planeta con no más de 14 veces la masa de Júpiter. Las investigaciones y observaciones futuras pueden confirmar esta conclusión.
- “Debido a que la enana blanca emite poca luz y el tránsito tiene una duración cercana a los 8 minutos, obtener datos de un tránsito que permitiera medir con gran precisión la profundidad de éste era un desafío para muchos instrumentos actuales. Afortunadamente GTC y su equipo pudieron realizar dicha medida siendo crucial en este descubrimiento”, señala Hannu Parviainen, investigador del IAC y coautor del artículo. Pero no solo se utilizaron grandes telescopios en este trabajo, también el instrumento del proyecto Japonés-Español MuSCAT2 montado en el Telescopio Carlos Sánchez (1.52 m) del Observatorio del Teide, ayudó a establecer límites en la profundidad del tránsito 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 atmósferas de pequeños mundos rocosos en situaciones similares. Esto es porque el minúsculo tamaño de la enana blanca facilita la caracterización de la atmósfera del planeta. Por ejemplo, supongamos que un planeta del tamaño de la Tierra se encuentra en el rango de distancias orbitales alrededor de WD 1856 donde podría existir agua en su superficie. Los astrofísicos calculan que el próximo Telescopio Espacial James Webb de la NASA podría detectar agua y dióxido de carbono en estos hipotéticos mundos observando solo cinco tránsitos.
Actualmente no hay evidencia que sugiera que hay otros mundos en el sistema, pero es posible que existan planetas adicionales y que aún no se hayan detectado. Pueden tener órbitas que excedan el tiempo que TESS observa un sector o estar inclinadas de tal manera que no se produzcan tránsitos. La enana blanca también es tan pequeña que la posibilidad de atrapar tránsitos de planetas más lejanos en el sistema es muy baja.
Artículo: 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:
- Artículo de la NASA (en inglés): https://www.nasa.gov/press-release/nasa-missions-spy-first-possible-sur…
- Vídeo de Youtube de la NASA (en inglés): https://youtu.be/fDhG0ppvQ2g
IAC
A tan solo 12,5 años luz de distancia, se encuentra la “estrella de Teegarden”. Se trata de una de las estrellas más pequeñas que existen, del tipo enana roja, que forma parte de la constelación de Aries. Su temperatura es de 2.700°C y su masa es una décima parte la del Sol. A pesar de su proximidad, no fue descubierta hasta 2003, por su débil luminosidad.
“Hemos estado observando esta estrella durante tres años para ver posibles variaciones periódicas en su velocidad”, explica Mathias Zechmeister, investigador de la Universidad de Göttingen 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 están situados en la llamada “zona habitable”, donde podría existir agua líquida. “Es posible que estos dos planetas formen parte de un sistema más grande”, señala Stefan Dreizler, también investigador de la Universidad de Göttingen y coautor de este trabajo.
El IAC ha participado muy activamente en las campañas fotométricas de la estrella. Estas se han llevado a cabo con instrumentos como Muscat2, instalado en el Telescopio Carlos Sánchez, 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 señal de los planetas fuera debida a la actividad de la estrella y, en el caso de estos dos nuevos planetas, no pudimos detectar sus tránsitos”, comenta Víctor Sánchez Béjar, investigador del IAC y otro de los autores del artículo que publica la revista Astronomy & Astrophysics.
Para poder utilizar el método del tránsito, los planetas deben pasar por delante del disco estelar y atenuar la luz procedente de la estrella durante un instante. Esta alineación fortuita solo ocurre para una fracción muy reducida de sistemas planetarios.
Curiosamente, el sistema de la estrella de Teegarden está situado en un lugar especial en el cielo: desde esta estrella, se podrían ver los planetas de nuestro sistema solar pasando por delante del Sol y, dentro de unos pocos años, la Tierra sería visible como un planeta en tránsito para cualquiera que pudiera estar mirando.
Cazadores de planetas
El tipo de estrellas a las que pertenece la estrella de Teegarden son las más pequeñas para la cuales se puede medir la masa de sus planetas con la tecnología actual. “Este descubrimiento es un gran éxito para el proyecto CARMENES, que fue diseñado específicamente para buscar planetas alrededor de las estrellas menos masivas”, dice Ignasi Ribas, investigador del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) y coautor del artículo.
Desde 2016, científicos alemanes y españoles 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 (Almería). Estos dos nuevos hallazgos son el décimo y el undécimo 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 für Astronomie, Heidelberg (Alemania), el Instituto de Astrofísica de Andalucía, Granada (España), el Landessternwarte Königstuhl, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg (Alemania), l’Institut de Ciències de l'Espai, Barcelona (España), el Insitut für Astrophysik, Georg-August-Universität Göttingen (Alemania), la Universidad Complutense de Madrid, Departamento de Astrofísica (España), el Thüringer Landessternwarte Tautenburg (Alemania), el Hamburger Sternwarte, Universität Hamburg (Alemania), el Centro de Astrobiología, Madrid (España) y el Centro Astronómico Hispano-Alemán, Calar Alto (Alemania y España). Dentro del desarrollo de la parte instrumental del proyecto, el IAC contribuyó con el diseño y construcción de los soportes mecánicos del elemento de dispersión cruzada (grisma), el Exposure Meter y el Fiber Exit Unit.
- Artículo: 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 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 más grande que el Sol y tiene cuatro planetas que giran a su alrededor, pero fueron los dos más cercanos a ella los que interesaron a los astrofísicos. Utilizando datos del satélite Kepler, de la NASA, y del Telescopio Nazionale Galileo (TNG), instalado en el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma), el equipo determinó las características de la estrella y midió el radio y la masa de estos planetas. Aunque los dos más próximos tienen un radio similar, sus masas son muy diferentes. De hecho, el segundo de ellos es tres veces más denso que el primero.
La extraordinaria densidad del llamado planeta Kepler 107c es más del doble que la de la Tierra. Esta densidad, excepcional para un planeta, ha intrigado a los investigadores y sugiere que su núcleo metálico, su parte más densa, representa una proporción anormalmente grande del planeta.
Sin embargo, todo podría ser normal si no fuese porque la teoría de la foto-evaporación predice que el planeta más denso en un sistema debe ser también el más cercano a su estrella. Para explicar cómo es posible que, en este caso, el más cercano sea la mitad de denso que el segundo, se ha planteado la hipótesis de que el planeta Kepler 107c se haya formado como resultado de un impacto gigantesco. Este impacto que habría arrancado sus capas externas aumentando así su denso núcleo central. Después de las pruebas realizadas con simulaciones, esta hipótesis parece ser la más probable.
Este trabajo permitirá mejorar la formación y evolución de los sistemas planetarios. En particular, destaca la importancia de la sinergia entre la física estelar y la investigación 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 artículo. Y añade: “En este trabajo, realizamos un análisis sísmico para caracterizar los parámetros de la estrella que alberga el planeta. La astrosismología está jugando un papel clave en el campo de los exoplanetas, ya que ha demostrado ser uno de los mejores métodos para caracterizar con precisión las estrellas”. Por ello, se ha convertido en uno de los principales métodos para caracterizar estrellas durante la última década y lo seguirá siendo en los años venideros, gracias a las misiones espaciales para el descubrimiento de exoplanetas: TESS (NASA) y PLATO (ESA).
Artículo: 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.
Para detectar la atmósfera del exoplaneta gigante WASP-69b se utilizó el instrumento CARMENES, instalado en el telescopio de 3,5 metros del Observatorio de Calar Alto (Almería). Este espectrógrafo cubre simultáneamente el rango de longitud de onda visible y el infrarrojo cercano con alta resolución espectral. Esto ha permitido revelar la composición de la atmósfera del exoplaneta y sacar conclusiones acerca de la velocidad de las partículas de helio que abandonan su campo gravitatorio y la longitud de la cola que producen.
El planeta fue observado durante un tránsito, momento en el que pasó frente a su estrella anfitriona. En este momento, parte de la luz estelar queda eclipsada por el planeta y su atmósfera. “Observamos entonces una mayor duración del tránsito y una mayor cantidad de luz estelar bloqueada en una región del espectro donde el gas helio está absorbiendo luz”, señaló Lisa Nortmann, investigadora del IAC y autora principal del artículo que publica hoy la revista Science. Y añadió: “La mayor duración de esa absorción nos permite inferir la presencia de una cola”.
Pero este no es el único resultado descrito en el artículo. Los autores también han analizado otros 4 planetas de forma parecida. Son los exoplanetas calientes HD 189733b y HD 209458b, que tienen una masa similar a la de Júpiter, el planeta gigante extremadamente caliente KELT-9b y el exoplaneta cálido GJ 436b, del tamaño de Neptuno. El análisis no muestra exosferas extensas de helio entorno a los últimos tres planetas, lo que desafía las predicciones teóricas previas. El Júpiter caliente HD 189733b, en cambio, sí revela una fuerte absorción de helio, aunque este no forma una cola sino una envoltura entorno al planeta.
El equipo investigó también las estrellas anfitrionas de los 5 exoplanetas haciendo uso de los datos de la Misión Multi Espejo de Rayos X de la Agencia Espacial Europea (ESA XMM Newton). Las evidencias señalan que las detecciones de helio en atmósferas planetarias corresponden a los planetas que reciben mayores cantidades de rayos X y radiación ultravioleta extrema de sus estrella anfitrionas. “Este es un primer gran paso hacia el conocimiento de cómo evolucionan las atmósferas de los exoplanetas a lo largo del tiempo y sobre cual podría ser el origen de la distribución de masas y radios de la población observada de Supertierras y sub-Neptunos”, señala Enric Pallé, investigador del IAC y coautor de la publicación
Los resultados de estos estudios podrían significar que la radiación extrema de la estrella anfitriona puede despojar la envoltura gaseosa de los planetas gigantes (similares a Júpiter o Neptuno) y convertirlos en planetas rocosos con densidades similares a Venus o la Tierra.
“En el pasado, los estudios del escape atmosférico, como el que hemos visto en WASP-69b, se basaban en observaciones espaciales del hidrógeno en el ultravioleta lejano, una región espectral de acceso muy limitado y muy afectada por la absorción interestelar”, señala Michael Salz, investigador de la Universidad de Hamburgo y primer autor de una publicación complementaria del mismo equipo, que se centra en los detalles de la detección en HD 189733b y que se publica en la revista Astronomy & Astrophysics. “Pero nuestros resultados –continúa- demuestran que el helio es un nuevo trazador muy prometedor para estudiar el escape atmosférico en exoplanetas”.
Esta nueva línea de investigación permitirá que, en los próximos años, la comunidad dedicada a la caracterización de atmósferas de exoplanetas pueda comparar los procesos de evaporación en una amplia muestra de planetas y responder a preguntas tales como si los planetas con un periodo orbital ultracorto son, en realidad, los núcleos evaporados de antiguos Júpiter calientes.
El instrumento CARMENES, ha sido desarrollado por un consorcio de once instituciones españolas y alemanas, entre las que se encuentra en IAC. Fue diseñado para buscar planetas de tipo terrestre en la zona de habitabilidad de estrellas M, la región en torno a una estrella donde las condiciones permiten la existencia de agua líquida. Los resultados publicados hoy, demuestran la capacidad del instrumento para contribuir también al campo de investigación de las atmósferas de los exoplanetas.
IAC
Se ha detectado un planeta orbitando a la estrella de Barnard, un objeto a tan solo 6 años luz de distancia. Este avance, dado a conocer en un artículo publicado hoy en la revista Nature, es el resultado de los proyectos Red Dots y CARMENES, cuya búsqueda de planetas rocosos locales ya ha descubierto un nuevo mundo orbitando a nuestra vecina más cercana, Proxima Centauri.
El planeta, designado como estrella de Barnard b, es el segundo exoplaneta conocido más cercano a la tierra [1]. Los datos obtenidos indican que el planeta podría ser una supertierra, tiene una masa de al menos 3,2 veces la de la Tierra, y orbita a su estrella anfitriona en aproximadamente 233 días. La estrella de Barnard, la estrella que alberga al planeta, es una enana roja, una estrella fría, de baja masa, que ilumina de forma muy débil a este mundo recién descubierto. La luz de la estrella de Barnard proporciona a su planeta sólo el 2% de la energía que recibe la Tierra del Sol.
A pesar de estar relativamente cerca de su estrella, a una distancia de sólo 0,4 veces la que separa al Sol de la Tierra, el exoplaneta se encuentra cerca de la línea de nieve, la región donde compuestos volátiles como el agua pueden condensarse en hielo sólido. Este mundo helado y de sombra podría tener una temperatura de –170 °C, haciéndolo inhóspito para la vida tal y como la conocemos.
La estrella única más cercana al Sol alberga un exoplaneta al menos 3,2 veces tan masivo como la Tierra, una llamada supertierra. Utilizando datos de un conjunto de telescopios de todo el mundo (incluyendo el instrumento cazador de planetas HARPS de ESO), se ha revelado la existencia de este mundo helado y débilmente iluminado. El planeta recién descubierto es el segundo exoplaneta conocido más cercano a la Tierra. La estrella de Barnard es la estrella más rápida del cielo nocturno.
Las búsquedas anteriores de un planeta alrededor de estrella de Barnard han tenido resultados decepcionantes, pero este reciente avance ha sido posible combinando las mediciones de varios instrumentos de alta precisión montados en telescopios de todo el mundo [3].
"Tras un cuidadosos análisis, estamos convencidos al 99% de que el planeta está allí", afirma el científico que lidera el equipo, Ignasi Ribas (Instituto de estudios espaciales de Cataluña e Instituto de Ciencias del Espacio, CSIC, en España). "Sin embargo, vamos a seguir observando esta veloz estrella para excluir posibles, pero improbables, variaciones naturales de la luminosidad estelar que puedan confundirse con un planeta".Estrellas más cercanas al Sol
Los astrónomos utilizaron el efecto Doppler para detectar al candidato a exoplaneta. Mientras el planeta orbita a la estrella, su atracción gravitatoria hace que la estrella sufra un bamboleo. Cuando la estrella se aleja de la Tierra, su espectro se desplaza al rojo (redshift); es decir, se desplaza hacia longitudes de onda más largas. Del mismo modo, la luz de la estrella se desplaza hacia longitudes de onda más cortas, más azules, cuando la estrella se mueve hacia la Tierra.
Los astrónomos aprovechan este efecto para medir con asombrosa exactitud los cambios en la velocidad de una estrella debidos a un exoplaneta que orbita. HARPS puede detectar cambios en la velocidad de la estrella tan pequeño como 3,5 km/h (un ritmo parecido al que utilizamos al caminar). Esta técnica de búsqueda de exoplanetas se conoce como el método de velocidad radial y nunca antes se había utilizado para detectar un exoplaneta tipo supertierra similar en una órbita tan grande alrededor de su estrella.
"Hemos utilizado observaciones de siete instrumentos diferentes, que abarcan 20 años de mediciones, haciendo de este uno de los conjuntos de datos más grande y más extenso usado para estudios precisos de velocidad radial", explica Ribas. "La combinación de todos los datos llevó a un total de 771 medidas, ¡una gran cantidad de información!".
"Todos hemos trabajado muy duro en este avance", concluye Anglada-Escudé. "Este descubrimiento es el resultado de una gran colaboración organizada en el marco del proyecto Red Dots, que incluyó contribuciones de equipos de todo el mundo. Ya se han puesto en marcha observaciones de seguimiento en distintos observatorios de todo el mundo".
Este vídeo, basado en una representación artística, hace una panorámica sobre la superficie de este mundo sombrío y congelado.
Crédito: ESO/M. Kornmesser
Notas
[1] La estrellas más cercanas al Sol forman el sistema estelar triple Alfa Centauri. En 2016, un equipo de astrónomos, utilizando telescopios de ESO y otras instalaciones, encontró claras evidencias de un planeta que orbitaba a la estrella de este sistema más cercana a la Tierra, Próxima Centauri. Ese planeta se encuentra a poco más de 4 años luz de la Tierra y fue descubierto por un equipo dirigido por Guillem Anglada Escudé.
[3] Las instalaciones utilizadas en este estudio han sido: HARPS, en el >Telescopio de 3,6 metros de ESO; UVES, en el VLT de ESO;HARPS-N, en el Telescopio Nazionale Galileo; HIRES, en el Telescopio Keck de 10 metros; PFS, en el Telescopio de Magallanes de Carnegie de 6,5 metros; APF, en el Telescopio de 2,4 metros del Observatorio Lick; y CARMENES, en el Observatorio de Calar Alto. Además, se llevaron a cabo observaciones con el Telescopio de 90 cm del Observatorio de Sierra Nevada, el Telescopio Robótico de 40 cm del Observatorio SPACEOBS, y el Telescopio Joan Oró de 80 cm del Observatorio Astronómico de Montsec (OAdM).
[4] Se profundizará en la historia detrás de este descubrimiento en el ESOBlog de esta semana.
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