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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
Cincuenta años después, las muestras tomadas por las misiones Apolo y Luna han transformado nuestra visión sobre cómo se forman los planetas, incluido el nuestro. Hoy Science publica un número especial sobre el cincuenta aniversario del alunizaje y dedica una revisión a revindicar la importancia de estas muestras, cuyo trabajo todavía no ha terminado.
“Las muestras lunares aportaron evidencias de que la formación de planetas es muy violenta”, dice Richard Carlson
“Las muestras lunares aportaron evidencias convincentes de que la formación de planetas es muy violenta”, resume a Sinc Richard Carlson, investigador del Carnegie Institution for Science y autor de la revisión. “Esto cambió por completo nuestra visión de estos procesos, que antes del Apolo se consideraban relativamente fríos y provocados por la lenta acumulación de pequeños objetos”.
El interés de las rocas lunares para entender nuestro propio planeta reside en su edad. “La mayoría de la superficie terrestre es bastante joven en términos geológicos, de apenas 200 millones de años”, comenta Carlson. El Sistema Solar comenzó su nacimiento hace 4 567 millones de años, pero es muy raro encontrar rocas en la superficie de la Tierra con una antigüedad superior a los 3.600 millones de años.
Esto es debido a que vivimos en un planeta ‘vivo’, activo geológicamente. El precio a pagar es que cualquier registro de los procesos implicados en su formación hace tiempo que fue eliminado por esta actividad continua. Por suerte, siempre podemos mirar hacia la Luna. “La mayoría de la superficie lunar tiene más de 4.000 millones de años, 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 soviéticas es incalculable. Según Carlson, “la Luna ‘recuerda’ los procesos implicados en la formación planetaria que la Tierra ha olvidado”.
Uno de los procesos que la Luna recuerda es, por supuesto, el de su propia formación. “[Nuestro satélite] se originó cuando un gran objeto, del tamaño de Marte, golpeó la proto-Tierra. Un impacto de tal magnitud provocó muchos cambios en la composición de la Tierra”, detalla el experto. Por ejemplo, la pérdida de componentes volátiles como el agua. Nuestro joven planeta ya no sería igual a como era antes del choque.
Estudiar la Luna: lo estás haciendo mal
Las muestras lunares no solo nos han enseñado mucho sobre nuestro hogar: también han revelado información valiosa sobre el suyo. “Los modelos sobre la naturaleza de la Luna anteriores al alunizaje eran incorrectos”, asegura Carlson. Hasta entonces se creía que el satélite se formó en frío, y que las cuencas oscuras representaban viejos océanos cuya agua se había evaporado hacía mucho.
Gracias a las primeras muestras tomadas por el Apolo 11 se descubrió que la Luna se había formado en caliente, “probablemente fundida”. Su gruesa corteza se separó por la flotación de cristales formados en un océano de magma en enfriamiento, en un proceso que el autor compara con el de los icebergs en el océano.
Las cuencas tampoco eran las cicatrices de océanos muertos, sino cráteres que fueron resultado de los impactos de enormes meteoritos. El investigador explica que “son oscuras porque están rellenadas con la lava que erupcionó mucho después de que se formaran”. Precisamente estos impactos también revelan mucha información: “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 habrían actuado como un “agente esterilizante” de cualquier forma de vida temprana que hubiera intentado aparecer. También sirve para estudiar otros planetas: “Los cráteres lunares, cuya edad se ha determinado gracias a las muestras, nos permiten calibrar la antigüedad de las superficies de Marte y Mercurio según la densidad de cráteres”.
Todavía mucho por aprender
Entre 1969 y 1972, las misiones Apolo recogieron 2 200 rocas con un peso de 382 kg, que más tarde fueron procesadas en más de 11 000 muestras. Podríamos pensar que estas ya han revelado todos los datos que podían, pero Carlson defiende en su texto que todavía tienen mucho por enseñarnos sobre la formación y geología de otros mundos.
“Se desarrollan nuevas técnicas todo el tiempo”, asegura. Las limitaciones tecnológicas provocaron que, aunque las muestras se tomaron hace 50 años, no pudieran revelar todos sus secretos inmediatamente. Y pone como ejemplo el descubrimiento de agua lunar.
“Cuando las muestras se tomaron las técnicas analíticas de entonces no pudieron detectar la presencia de agua en ninguna de ellas”, explica. Esto reforzó la idea de que la Luna era un ambiente árido y que toda el agua se evaporó en el gran impacto que le dio origen.
Hoy sabemos que esto es falso. “Hace una década, nuevas técnicas desarrolladas permitieron detectar agua en estas muestras, a concentraciones muy bajas”. La Luna es seca, pero no está completamente libre de agua. “Esto nos ha obligado a reexaminar nuestros modelos sobre la formación de los planetas y cómo estos pueden retener líquido durante su formación”, añade el geólogo. El tiempo dirá si estas muestras ya cincuentonas todavía albergan secretos en su interior.
El futuro de la exploración pasa por China
El especial de Science también analiza el papel del gigante asiático en el futuro de la exploración lunar. Este mismo año, el Programa para la Exploración Lunar de China (CLEP) envió con éxito la sonda Chang’E-4 y el rover Yutu-2 a la cara oculta de nuestro satélite, que también tomó muestras de rocas.
En un artículo firmado por varios investigadores de la Academia China de Ciencias, se destaca que el programa asiático ha sentado las bases para el futuro a través de sus cuatro misiones exitosas. Todo esto, a pesar de su juventud.
“Así como el programa Apolo tuvo un papel positivo en el desarrollo de la sociedad humana, China trabajará con países de todo el mundo en sus proyectos de exploración espacial y lunar para construir un mejor futuro para la humanidad”, escriben los autores. En la próxima década, el CLEP enviará otras tres misiones a la Luna con el objetivo último de construir una base de investigación.
El efecto que esa actividad nuclear tiene en la galaxia anfitriona es lo que se conoce como retroalimentación del AGN, y una de sus manifestaciones son los vientos: se trata de gas del centro de la galaxia que está siendo empujado hacia fuera por la energía que libera el núcleo activo. Estos vientos pueden alcanzar velocidades de hasta miles de km/s y en el caso de los AGN más enérgeticos, como son por ejemplo los cuásares, pueden llegar a "vaciar" de gas el centro de las galaxias, impidiendo así la formación de nuevas estrellas. Se ha demostrado que la evolución de la formación estelar a nivel cosmológico no se puede explicar sin la existencia de un mecanismo que la regule.
Para el estudio de estos vientos en cuásares se ha utilizado el instrumento EMIR instalado en el Gran Telescopio de Canarias (GTC). EMIR es un instrumento desarrollado íntegramente en el Instituto de Astrofísica de Canarias, que estudia los objetos más fríos y distantes del Universo analizando la luz infrarroja. Desde junio de 2016 se encuentra acoplado al telescopio GTC, después de haber pasado por una exhaustiva fase de pruebas en los talleres del Área de Instrumentación de la sede central del IAC en La Laguna.
Los datos que ha recogido desde entonces han servido para producir varios artículos científicos, el último de los cuales es un estudio sobre el cuásar 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 cuásar se encuentra en el Universo Local, y es un análogo de los cuásares más distantes (mucho más numerosos) en los cuales la retroalimentación del AGN debía estar afectando de forma drástica a la formación de nuevas estrellas.
"EMIR nos ha permitido estudiar los vientos de gas ionizado y molecular de este cuásar haciendo uso del rango infrarrojo. Este análisis es muy importante porque no siempre presentan las mismas propiedades, lo cual nos dice mucho sobre cómo se producen esos vientos y cómo afectan a sus galaxias anfitrionas”, explica Ramos Almeida. El estudio de este y otros cuásares locales nos permitirá entender qué les estaba pasando a las galaxias cuando eran más jóvenes y estaban aún formando las estructuras que vemos hoy en día.
Basándose en los nuevos datos obtenidos con EMIR, el equipo ha descubierto que el viento ionizado es más rápido que el molecular, llegando a alcanzar velocidades de hasta 1.200 km/s. Sin embargo, sería el viento molecular el que estaría vaciando las reservas de gas de la galaxia (hasta 176 masas solares por año). “Nuevas observaciones obtenidas con ALMA nos permitirán confirmar esta estimación”, señala José Acosta Pulido, investigador del IAC y coautor del trabajo.
El siguiente paso es observar una muestra completa de cuásares oscurecidos cercanos con EMIR para caracterizar sus vientos ionizados y moleculares. También queremos investigar las poblaciones de las galaxias anfitrionas, con el objetivo de ver si los vientos más extremos son los que han afectado más significativamente a las estrellas de sus galaxias anfitrionas. Esto nos permitiría confirmar de manera directa el efecto de la retroalimentación del AGN sobre la evolución de las galaxias.
- Artículo: C. Ramos Almeida, J. A. Acosta-Pulido, C. N. Tadhunter, C. González-Fernández, C. Cicone, M. Fernández-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 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 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) coordinó desde varias organizaciones una campaña de observación del asteroide 1999 KW4 a su paso por la Tierra, que alcanzó una distancia mínima 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 ningún riesgo para la Tierra. Dado que su órbita es conocida, los científicos pudieron predecir este sobrevuelo y preparar la campaña de observación.
ESO se unió a la campaña con su buque insignia, el VLT (Very Large Telescope). El VLT está equipado con SPHERE, uno de los pocos instrumentos del mundo capaz de obtener imágenes lo suficiente precisas como para distinguir los dos componentes del asteroide, que están separados por unos 2,6 km.
SPHERE fue diseñado para observar exoplanetas; su sistema de óptica adaptativa de vanguardia (AO) corrige la turbulencia de la atmósfera, devolviendo imágenes tan nítidas como si el telescopio estuviera en el espacio. También está equipado con coronógrafos para atenuar el brillo de estrellas brillantes, desvelando la presencia de los débiles exoplanetas que las orbitan.
Tomándose un descanso de su trabajo habitual, que implica pasarse la noche cazando exoplanetas, los datos de SPHERE ayudaron a los astrónomos a caracterizan el asteroide doble. En particular, ahora es posible medir si el satélite más pequeño tiene la misma composición que el objeto más grande.
“Estos datos, junto con todos aquellos que se obtienen en otros telescopios a través de la campaña de la IAWN, serán esenciales para la evaluación de estrategias de desviación efectiva en caso de que se descubriera que un asteroide tiene curso de colisión con la Tierra”, explica Olivier Hainaut, astrónomo de ESO. “En el peor de los casos, este conocimiento también es esencial para predecir cómo un asteroide podría interactuar con la atmósfera y la superficie de la Tierra, permitiéndonos mitigar los daños en caso de colisión”.
“El asteroide doble pasó cerca de la Tierra a más de 70.000 km/h, lo que hizo que observarlo con el VLT fuera todo un desafío”, afirmó Diego Parraguez, que manejaba el telescopio. Tuvo que usar toda su experiencia para fijar el rápido asteroide y captarlo con SPHERE.
Bin Yang, astrónomo del VLT, declaró: “Cuando vimos el satélite en las imágenes corregidas por AO, estábamos muy emocionados. En ese momento, sentimos que todo el sufrimiento, todos los esfuerzos, habían merecido la pena”. Mathias Jones, otro astrónomo del VLT implicado en estas observaciones, profundizó en las dificultades: “Durante las observaciones, las condiciones atmosféricas fueron un poco inestables. Además, el asteroide era relativamente débil y se movía muy rápido 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 salió 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 podría constituir una amenaza a la Tierra en algún momento de un futuro lejano.
Didymos y su compañero, llamado “Didymoon”, son el objetivo de un futuro experimento pionero de defensa planetaria. La nave espacial DART de la NASA impactará sobre Didymoon en un intento de cambiar su órbita alrededor de su gemelo de mayor tamaño, con el fin de poner a prueba la viabilidad de desviar asteroides. Después del impacto, la misión Hera de la ESA monitorizará los asteroides Didymos en 2026 para reunir información clave, incluidos la masa de Didymoon, las propiedades de su superficie y la forma del cráter dejado por DART.
El éxito de estas misiones depende de la colaboración entre organizaciones, y el seguimiento de objetos cercanos a la tierra es un importante punto en la colaboración entre ESO y ESA. Este esfuerzo cooperativo ha sido constante desde el éxito del primer seguimiento de un NEO potencialmente peligroso a principios de 2014.
“Estamos encantados de desempeñar un papel en la protección de la Tierra frente a los asteroides”, afirmó Xavier Barcons, Director General de ESO. “Además de utilizar las sofisticadas capacidades del VLT, estamos trabajando con la ESA para crear prototipos destinados a una gran red que lleve la detección, seguimiento y caracterización de asteroides al siguiente nivel”.
Este encuentro reciente con 1999 KW4 ha tenido lugar justo un mes antes del día del asteroide, un día 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 llevarán a cabo eventos en los cinco continentes, y ESO estará entre las principales organizaciones astronómicas participantes. Ese día, el Planetario y Centro de Visitantes ESO Supernova acogerá una serie de actividades sobre el tema de los asteroides a las que el público está 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 pequeños pasan cerca de la Tierra a mucha menos distancia que 1999 KW4, incluso a veces más cerca que la Luna. El encuentro más reciente de la Tierra con un asteroide tuvo lugar el 15 de febrero de 2013, cuando un asteroide previamente desconocido, de 18 metros de diámetro, explotó al entrar en la atmósfera de la Tierra sobre la ciudad rusa de Chelyabinsk. Los daños producidos por la onda de choque posterior causaron heridas a unas 1.500 personas.
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