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El descubrimiento de un nuevo mundo congelado expande la búsqueda de planetas similares a la Tierra

Un planeta descubierto hace unos años en un sistema estelar binario ubicado a 3.000 años luz de la Tierra proporciona la primera evidencia de que los planetas terrestres pueden formarse en órbitas similares a las de la Tierra, incluso en un sistema estelar binario donde las estrellas no están muy separadas.

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Un planeta descubierto hace unos años en un sistema estelar binario ubicado a 3.000 años luz de la Tierra está expandiendo las nociones de los astrónomos sobre dónde se pueden formar planetas similares a la Tierra, e incluso potencialmente habitables, y cómo encontrarlos.

Con el doble de la masa de la Tierra, el planeta orbita una de las estrellas del sistema binario a casi exactamente la misma distancia a la que la Tierra orbita alrededor del Sol. Sin embargo, debido a que la estrella anfitriona del planeta es mucho más tenue que el sol, el planeta es mucho más frío que la Tierra, un poco más frío, de hecho, que la luna helada de Júpiter, Europa.

Cuatro equipos de investigación internacionales, dirigidos por el profesor Andrew Gould de la Universidad Estatal de Ohio, publicaron su descubrimiento en la revista Science.

El estudio proporciona la primera evidencia de que los planetas terrestres pueden formarse en órbitas similares a las de la Tierra, incluso en un sistema estelar binario donde las estrellas no están muy separadas. Aunque este planeta en sí es demasiado frío para ser habitable, el mismo planeta que orbita una estrella similar al Sol en un sistema binario de este tipo estaría en la llamada “zona habitable”, la región donde las condiciones podrían ser adecuadas para la vida.


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Cuando los astrónomos lograron detectar este nuevo planeta, pudieron documentar que produjo dos firmas separadas: la primaria, que normalmente usan para detectar planetas, y una secundaria que anteriormente solo se había planteado la hipótesis de que existía. La búsqueda de planetas dentro de sistemas binarios es complicada para la mayoría de las técnicas, porque la luz de la segunda estrella complica la interpretación de los datos. “Pero en la microlente gravitacional”, explicó Gould, “ni siquiera miramos la luz del sistema estrella-planeta. Solo observamos cómo su gravedad afecta la luz de una estrella más distante, no relacionada. Esto nos da una nueva herramienta para buscar planetas en sistemas estelares binarios”.

Cuando los astrónomos lograron detectar este nuevo planeta, pudieron documentar que produjo dos firmas separadas: la primaria, que normalmente usan para detectar planetas, y una secundaria que anteriormente solo se había planteado la hipótesis de que existía. La búsqueda de planetas dentro de sistemas binarios es complicada para la mayoría de las técnicas, porque la luz de la segunda estrella complica la interpretación de los datos. “Pero en la microlente gravitacional”, explicó Gould, “ni siquiera miramos la luz del sistema estrella-planeta. Solo observamos cómo su gravedad afecta la luz de una estrella más distante, no relacionada. Esto nos da una nueva herramienta para buscar planetas en sistemas estelares binarios”.

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La naturaleza de estas distorsiones sigue siendo un misterio, admitió.

“No tenemos una comprensión intuitiva de por qué funciona. Tenemos alguna idea, pero en este punto, creo que sería justo decir que está en la frontera de nuestro trabajo teórico”.

El planeta, llamado OGLE-2013-BLG-0341LBb, apareció por primera vez como una “caída” en la línea que traza los datos de brillo tomados por el telescopio OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) el 11 de abril de 2013. El planeta interrumpió brevemente una de las imágenes formadas por la estrella que orbita cuando el sistema cruzó frente a una estrella mucho más distante a 20.000 años luz de distancia en la constelación de Sagitario.

“Antes de la caída, este era solo otro evento de microlente”, dijo Gould. Fue uno de los aproximadamente 2.000 descubiertos cada año por OGLE, con su nueva cámara de gran formato que monitorea 100 millones de estrellas muchas veces por noche en busca de tales eventos.

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“Es realmente la nueva encuesta OGLE-IV la que hizo posible este descubrimiento”, agregó. “Obtuvieron media docena de mediciones de esa inmersión y realmente la clavaron”. A partir de la forma de la inmersión, cuyas “alas” fueron trazadas en los datos de MOA (Microlensing Observations in Astrophysics), pudieron ver que la fuente se dirigía directamente hacia la estrella central.

Luego, durante dos semanas, los astrónomos observaron cómo la luz magnificada continuaba brillando desde telescopios en Chile, Nueva Zelanda, Israel y Australia. Los equipos incluyeron OGLE, MOA, MicroFUN (la Red de Seguimiento de Microlentes) y el Observatorio Wise.

Incluso entonces, todavía no sabían que la estrella anfitriona del planeta tenía otra compañera: una segunda estrella en órbita con ella. Pero debido a que ya estaban prestando mucha atención a la señal, los astrónomos notaron cuando el compañero binario causó inesperadamente una gran erupción de luz llamada cruce cáustico.

Para cuando se dieron cuenta de que la lente no era una estrella, sino dos, habían capturado una cantidad considerable de datos, e hicieron un descubrimiento sorprendente: la distorsión.

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Semanas después de que todos los signos del planeta se hubieran desvanecido, la luz del cruce cáustico de lente binaria se distorsionó, como si hubiera una especie de eco de la señal original del planeta.

El análisis informático intensivo realizado por el profesor Cheongho Han en la Universidad Nacional de Chungbuk en Corea reveló que la distorsión contenía información sobre el planeta (su masa, separación de su estrella y orientación) y esa información coincidía perfectamente con lo que los astrónomos vieron durante su observación directa de la caída debido al planeta. Por lo tanto, la misma información se puede capturar solo a partir de la distorsión.

Este análisis detallado mostró que el planeta tiene el doble de la masa de la Tierra y orbita su estrella desde una distancia similar a la de la Tierra, alrededor de 90 millones de millas. Pero su estrella es 400 veces más tenue que nuestro sol, por lo que el planeta es muy frío, alrededor de 60 Kelvin (-352 grados Fahrenheit o -213 Celsius), lo que lo hace un poco más frío que la luna Europa de Júpiter. La segunda estrella en el sistema estelar está tan lejos de la primera estrella como Saturno está de nuestro sol. Pero este compañero binario, también, es muy tenue.

Aún así, los sistemas estelares binarios compuestos de estrellas tenues como estas son el tipo más común de sistema estelar en nuestra galaxia, dijeron los astrónomos. Así que este descubrimiento sugiere que puede haber muchos más planetas terrestres por ahí, algunos posiblemente más cálidos y posiblemente albergando vida.

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Otros tres planetas han sido descubiertos en sistemas binarios que tienen separaciones similares, pero utilizando una técnica diferente. Este es el primero cercano al tamaño similar a la Tierra que sigue una órbita similar a la Tierra, y su descubrimiento dentro de un sistema binario por microlente gravitacional fue por casualidad.

“Normalmente, una vez que vemos que tenemos un binario, dejamos de observar. La única razón por la que tomamos observaciones tan intensivas de este binario es que ya sabíamos que había un planeta”, dijo Gould. “En el futuro cambiaremos nuestra estrategia”.

En particular, Gould destacó el trabajo del astrónomo aficionado y colaborador frecuente Ian Porritt de Palmerston North, Nueva Zelanda, quien observó las brechas en las nubes en la noche del 24 de abril para obtener las primeras mediciones críticas del salto en la señal de luz que reveló que el planeta estaba en un sistema binario. Otros seis aficionados de Nueva Zelanda y Australia también contribuyeron.

Otros colaboradores del proyecto procedían del Estado de Ohio, el Observatorio de la Universidad de Varsovia, la Universidad Nacional de Chungbuk, el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, la Universidad de Cambridge, la Universidad de Concepción, el Observatorio de Auckland, la Universidad de Tecnología de Auckland, la Universidad de Canterbury, la Universidad de Texas A&M, el Instituto de Astronomía y Ciencia Espacial de Corea, el Laboratorio de Medio Ambiente Solar-Terrestre, la Universidad de Notre Dame, la Universidad de Massey, la Universidad de Auckland, la Universidad Nacional Astronómica Observatorio de Japón, Universidad de Osaka, Nagano National College of Technology, Tokyo Metropolitan College of Aeronautics, Victoria University, Mt. John University Observatory, Kyoto Sangyo University, Tel-Aviv University y University of British Columbia.

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La financiación provino de la Fundación Nacional de Ciencias, la NASA (incluida una beca Sagan de la NASA), el Consejo Europeo de Investigación, el Ministerio polaco de Ciencia y Educación Superior, la Fundación Nacional de Investigación de Corea, la Fundación Binacional de Ciencias de Estados Unidos e Israel, la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia, el Fondo Marsden de la Royal Society of New Zealand y los Centros israelíes de Excelencia en Investigación.

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Referencia: A. Gould, et al., “A terrestrial planet in a ~1-AU orbit around one member of a ∼15-AU binary”, Science 4 July 2014: Vol. 345 no. 6192 pp. 46-49; DOI: 10.1126/science.1251527

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