El Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA ha descubierto su primer planeta del tamaño de la Tierra en la zona habitable de su estrella, el rango de distancias donde las condiciones pueden ser las adecuadas para permitir la presencia de agua líquida en la superficie. Los científicos confirmaron el hallazgo, llamado TOI 700 d, utilizando el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA y han modelado los entornos potenciales del planeta para ayudar a informar futuras observaciones.
Los tres planetas del sistema TOI 700, ilustrados aquí, orbitan una estrella enana M pequeña y fría. TOI 700 d es el primer mundo con zona habitable del tamaño de la Tierra descubierto por TESS. Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA
TOI 700 d es uno de los pocos planetas del tamaño de la Tierra descubiertos hasta ahora en la zona habitable de una estrella. Otros incluyen varios planetas en el sistema TRAPPIST-1 y otros mundos descubiertos por el Telescopio Espacial Kepler de la NASA .
“TESS fue diseñado y lanzado específicamente para encontrar planetas del tamaño de la Tierra que orbitan estrellas cercanas”, dijo Paul Hertz, director de la división de astrofísica en la sede de la NASA en Washington. “Los planetas alrededor de estrellas cercanas son más fáciles de seguir con telescopios más grandes en el espacio y en la Tierra. Descubrir TOI 700 d es un hallazgo científico clave para TESS. Confirmar el tamaño del planeta y el estado de la zona habitable con Spitzer es otra victoria para Spitzer a medida que se acerca el final de las operaciones científicas este enero”.
El Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA ha descubierto su primer planeta del tamaño de la Tierra en la zona habitable de su estrella, el rango de distancias donde las condiciones pueden ser las adecuadas para permitir la presencia de agua líquida en la superficie. Los científicos confirmaron el hallazgo, llamado TOI 700 d, utilizando el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA y han modelado los entornos potenciales del planeta para ayudar a informar futuras observaciones. Créditos: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA
TESS monitorea grandes franjas del cielo, llamadas sectores, durante 27 días a la vez. Esta larga mirada le permite al satélite rastrear los cambios en el brillo estelar causados por un planeta en órbita que cruza frente a su estrella desde nuestra perspectiva, un evento llamado tránsito.
TOI 700 es una pequeña y fría estrella enana M ubicada a poco más de 100 años luz de distancia en la constelación austral de Dorado . Tiene aproximadamente el 40% de la masa y el tamaño del Sol y aproximadamente la mitad de la temperatura de su superficie. La estrella aparece en 11 de los 13 sectores que TESS observó durante el primer año de la misión, y los científicos captaron múltiples tránsitos de sus tres planetas.
Originalmente, la estrella se clasificó erróneamente en la base de datos TESS como más similar a nuestro Sol, lo que significaba que los planetas parecían más grandes y calientes de lo que realmente son. Varios investigadores, incluido Alton Spencer, un estudiante de secundaria que trabajaba con miembros del equipo TESS, identificaron el error.
“Cuando corregimos los parámetros de la estrella, los tamaños de sus planetas disminuyeron y nos dimos cuenta de que el más externo tenía aproximadamente el tamaño de la Tierra y estaba en la zona habitable”, dijo Emily Gilbert, estudiante de posgrado de la Universidad de Chicago . “Además, en 11 meses de datos no vimos destellos de la estrella, lo que mejora las posibilidades de que TOI 700 d sea habitable y facilita el modelado de sus condiciones atmosféricas y superficiales”.
Gilbert y otros investigadores presentaron los hallazgos en la 235ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Honolulu, y tres artículos, uno de los cuales dirigió Gilbert, se enviaron a revistas científicas.
El planeta más interior, llamado TOI 700 b, tiene casi exactamente el tamaño de la Tierra, es probablemente rocoso y completa una órbita cada 10 días. El planeta del medio, TOI 700 c, es 2,6 veces más grande que la Tierra, entre los tamaños de la Tierra y Neptuno, orbita cada 16 días y es probable que sea un mundo dominado por el gas. TOI 700 d, el planeta más exterior conocido del sistema y el único en la zona habitable, mide un 20% más que la Tierra, orbita cada 37 días y recibe de su estrella el 86% de la energía que el Sol proporciona a la Tierra. Se cree que todos los planetas están bloqueados por mareas en su estrella, lo que significa que giran una vez por órbita para que un lado esté constantemente bañado por la luz del día.
Un equipo de científicos dirigido por Joseph Rodríguez, astrónomo del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian en Cambridge, Massachusetts, solicitó observaciones de seguimiento con Spitzer para confirmar TOI 700 d.
“Dado el impacto de este descubrimiento, que es el primer planeta del tamaño de la Tierra en una zona habitable de TESS, realmente queríamos que nuestra comprensión de este sistema fuera lo más concreta posible”, dijo Rodríguez. “Spitzer vio el tránsito del TOI 700 d exactamente cuando lo esperábamos. Es una gran adición al legado de una misión que ayudó a confirmar dos de los planetas TRAPPIST-1 e identificar cinco más”.
Los datos de Spitzer aumentaron la confianza de los científicos en que TOI 700 d es un planeta real y agudizaron sus mediciones de su período orbital en un 56 % y su tamaño en un 38 %. También descartó otras posibles causas astrofísicas de la señal de tránsito, como la presencia de una estrella compañera más pequeña y más tenue en el sistema.
Rodríguez y sus colegas también utilizaron observaciones de seguimiento de un telescopio terrestre de 1 metro en la red global del Observatorio Las Cumbres para mejorar la confianza de los científicos en el período orbital y el tamaño de TOI 700 c en un 30 % y un 36 %, respectivamente.
Debido a que TOI 700 es brillante, está cerca y no muestra signos de erupciones estelares, el sistema es un candidato principal para mediciones de masa precisas por parte de los observatorios terrestres actuales. Estas medidas podrían confirmar las estimaciones de los científicos de que los planetas interior y exterior son rocosos y el planeta del medio está hecho de gas.
Las misiones futuras pueden identificar si los planetas tienen atmósferas y, de ser así, incluso determinar sus composiciones.
Si bien se desconocen las condiciones exactas en TOI 700 d, los científicos pueden usar la información actual, como el tamaño del planeta y el tipo de estrella que orbita, para generar modelos de computadora y hacer predicciones. Investigadores del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, modelaron 20 entornos potenciales de TOI 700 d para evaluar si alguna versión daría como resultado temperaturas y presiones superficiales adecuadas para la habitabilidad.
Sus modelos climáticos en 3D examinaron una variedad de tipos de superficie y composiciones atmosféricas típicamente asociadas con lo que los científicos consideran mundos potencialmente habitables. Debido a que TOI 700 d está fijado por mareas a su estrella, las formaciones de nubes y los patrones de viento del planeta pueden ser sorprendentemente diferentes a los de la Tierra.
Una simulación incluyó un TOI 700 d cubierto por el océano con una atmósfera densa dominada por el dióxido de carbono similar a la que los científicos sospechan que rodeaba a Marte cuando era joven. La atmósfera modelo contiene una capa profunda de nubes en el lado que mira hacia las estrellas. Otro modelo representa a TOI 700 d como una versión terrestre sin nubes de la Tierra moderna, donde los vientos se alejan del lado nocturno del planeta y convergen en el punto que mira directamente a la estrella.
Cuando la luz de las estrellas atraviesa la atmósfera de un planeta, interactúa con moléculas como el dióxido de carbono y el nitrógeno para producir señales distintas, llamadas líneas espectrales. El equipo de modelado, dirigido por Gabrielle Engelmann-Suissa, asistente de investigación visitante de la Asociación de Investigación Espacial de las Universidades en Goddard, produjo espectros simulados para las 20 versiones modeladas de TOI 700 d.
“Algún día, cuando tengamos espectros reales de TOI 700 d, podremos retroceder, compararlos con el espectro simulado más cercano y luego combinarlo con un modelo”, dijo Engelmann-Suissa. “Es emocionante porque no importa lo que descubramos sobre el planeta, se verá completamente diferente de lo que tenemos aquí en la Tierra”.