La estrella Kepler-62 tiene dos supertierras que podrían ser habitables entre sus cinco planetas

La estrella Kepler-62 tiene un sistema planetario con cinco planetas, Kepler-62b, Kepler-62c, Kepler-62d, Kepler-62e, y Kepler-62f con un radio de 1,31, 0,54, 1,95, 1,61 y 1,41 veces el radio de la Tierra (R⊕), que la orbitan con periodos de 5,7, 12,4, 18,2, 122,4 y 267,3 días, resp. Las dos supertierras (Kepler-62e y Kepler-62f) están en la zona habitable de Kepler-62. Modelos teóricos para estos planetas, teniendo en cuenta que Kepler-62 tiene una edad de unos 7000 millones de años, indican que ambas supertierras pueden ser planetas sólidos. Kepler-62 (KIC 9002278, KOI 701) es una de las 170 mil estrellas que observa de forma continua el telescopio Kepler. Todavía no se ha descubierta ninguna exotierra en la zona habitable de su estrella, el resultado más esperado en la actualidad. El artículo técnico es William J. Borucki et al., “Kepler-62: A Five-Planet System with Planets of 1.4 and 1.6 Earth Radii in the Habitable Zone,” Science, AOP Apr 18 2013 [Science DOI] [arXiv:1304.7387]. Más información en J.D. Harrington, Michele Johnson, “NASA’S Kepler Discovers its Smallest ‘Habitable Zone’ Planets to Date,” NASA News, Apr 18, 2013, y en Ron Cowen, “Kepler spies water worlds. Pair of exoplanets sit in habitable zone of star far beyond the Solar System,” Nature News, 18 April 2013.

Recomiendo disfrutar con Daniel Marín, “Kepler descubre dos planetas potencialmente habitables,” Eureka, 18 abril 2013, que incluye imágenes artísticas de los planetas de Kepler-62; también Luis A. Gámez, “¿Dos mundos con agua alrededor del mismo sol? El telescopio ‘Kepler’ descubre dos supertierras en la zona habitable de una estrella de la constelación de Lira,” El Correo, 18 Abril 2013.

Francis en ¡Eureka!: El telescopio espacial Kepler le da la razón a Einstein

Ya está disponible el audio de mi sección ¡Eureka! en el programa de radio La Rosa de los Vientos de Onda Cero. Sigue este enlace si quieres disfrutar del audio. Como siempre, una transcripción libre del audio.

El telescopio espacial Kepler de la NASA, cuya misión es buscar planetas extrasolares, ha sido noticia esta semana por confirmar la teoría de Einstein, ¿qué es lo que ha logrado? El telescopio espacial Kepler de la NASA fue lanzado al espacio en marzo de 2009. Su misión es descubrir nuevos planetas extrasolares y en especial “exotierras”, exoplanetas similares en tamaño a la Tierra y situados en la zona habitable de su estrella. Kepler observa de forma continua una región del cielo con 170 000 estrellas. Utiliza un espejo de 1,4 metros de diámetro y una cámara digital de 42 CCDs, con un total de 95 megapíxels. Muchas de las estrellas estudiadas son sistemas estelares binarios, formados por dos estrellas. Kepler ha sido noticia esta semana porque uno de sus candidatos a exoplaneta gigante gaseoso ha resultado ser una (micro)lente gravitacional. Un ejemplo de cómo la gravedad curva y magnifica la luz de una estrella como predice la teoría general de la relatividad de Einstein.

Noticia en inglés: ”Gravity-bending find leads to Kepler meeting Einstein,” Phys.org, Apr 4, 2013. Artículo técnico: Philip S. Muirhead et al., “Characterizing the cool KOIs. V. KOI-256: A mutually eclipsing post-common envelope binary,” The Astrophysical Journal 767: 111, 2013.

Kepler ha descubierto un candidato a planeta que ha resultado ser un fenómeno mucho más interesante y especial. ¿Cómo ha ocurrido este descubrimiento? El telescopio espacial Kepler detecta exoplanetas con el método del tránsito: mide el brillo de una estrella de forma continua y si observa una disminución en el brillo con un patrón característico, se infiere la posible existencia de un planeta que ha pasado por delante de la estrella. Kepler sólo nos ofrece candidatos a planetas que han de ser confirmados de forma independiente por telescopios terrestres o por otros métodos de observación. La disminución de la luz de una enana roja fue interpretada como candidato a planeta gigante gaseoso. Las observaciones posteriores con el telescopio Hale en San Diego para confirmar si era o no un planeta, mostraron que lo que se estaba viendo en realidad no era un planeta alrededor de la enana roja, sino un sistema binario formado por una enana blanca (cuyo tamaño es similar a nuestra Tierra, aunque su masa es similar a la del Sol) y la enana roja (de mayor tamaño). La disminución del brillo observada en la enana roja se debía al paso de la pequeña enana blanca por delante de la enana roja. Este ejemplo no fue descartado como candidato a planeta porque la gravedad de la enana blanca actuaba como una lente que amplificaba la luz de la enana roja. Por ello, la disminución de la luz de la enana roja fue mucho más pequeña de lo esperado, al ser magnificada por la gravedad de la enana blanca. Lo bueno es que este falso positivo a dado lugar a un ejemplo casi perfecto de lo que predijo Albert Einstein, una microlente gravitacional.

Noticias breves de Nature

Hallado el exoplaneta más pequeño (su tamaño está entre el de la Luna y el de Mercurio). Gracias al telescopio espacial Kepler se ha descubierto el exoplaneta Kepler-37b que orbita la estrella Kepler-37, una estrella con un radio 0,770 ± 0,026 radios solares y una masa de 0,802 ± 0,068 masas solares. Los tres planetas Kepler-37b, Kepler-37c y Kepler-37d tienen radios 0,303 0,073 radios terrestres, 0,742 0,083 radios terrestres y 1,99 0,14 radios terrestres, resp., es decir, dos de los tres planetas que orbitan la estrella Kepler-37 son más pequeños que la Tierra, mientras que el tercero es el doble. En el estudio han intervenido investigadores españoles del Centro de Astrobiología (centro del INTA y el CSIC) y del Centro Astronómico Hispano-Alemán (CSIC e Instituto Max Planck). El artículo técnico es Thomas Barclay et al., “A sub-Mercury-sized exoplanet,” Nature AOP 20 Feb 2013. Recomiendo la lectura del artículo divulgativo “Encuentran el exoplaneta más pequeño que se conoce: es menor que Mercurio,” lainformacion.com, 20 Feb 2013, y de Daniel Marín, “Kepler-37b, un planeta más pequeño que Mercurio,” Eureka, Feb. 20, 2013.

La energía eólica crece un 18% en 2012 respecto a 2011. Tanto EEUU como China han instalado unos 13 gigavatios (GW) de instalaciones de energía eólica, de acuerdo con el GWEC (Global Wind Energy Council). La capacidad total instalada alcanza los 282,4 GW, con China a la cabeza con 75,6 GW, más de un cuarto del total. Obviamente, hay que tomar estos números con cuidado, pues se trata de potencia instalada y muchas instalaciones recientes aún no están conectadas a la red. ore than one-quarter (although not all turbines are connected to the grid). Sólo 5,4 GW (el 2% de la capacidad total) son instalaciones eólicas en el mar (la mayoría en el norte de Europa). Nos lo han contado en “Seven days: 15–21 February 2013,” Nature, Feb 20, 2013.

China instala PandaX, un detector de materia oscura a 2500 metros de profundidad. Otro nuevo detector subterráneo de partículas de materia oscura basado en xenón ha sido instalado en China; ya hay tres detectores de este tipo en Italia, EEUU y Japón, ¿realmente es necesario otro más? , PandaX (25 kg Xe) en JinPing (China) aún no ha empezado a tomar datos, pero XENON100 (62 kg Xe) en Gran Sasso (Italia), LUX (350 kg Xe) en Homestake (Dakota, EEUU), y XMASS (835 kg Xe) en el Observatorio Kamioka (Japón) ya los están tomando. Todos tienen planes para su ampliación (hasta toneladas de xenón) en los próximos años. La única ventaja de PandaX es que es el más profundo, luego el más aislado del ruido debido a los rayos cósmicos. ¿Logrará PandaX repetir la hazaña de Daya Bay adelantándose a los demás? Por ahora es pronto para saberlo, pero lo que está claro es que China está apostando fuerte por la investigación básica en física de partículas. Nos lo ha contado Eugenie Samuel Reich, “Dark-matter hunt gets deep. China launches world’s deepest particle-physics experiment — but it joins a crowded field,” Nature 494: 291–292, 21 February 2013.

China es el país con mayores reservas de gas en esquistos bituminosos (shale-oil). Estados Unidos presumía de tener las mayores reservas del mundo de esquistos bituminosos, pero ahora resulta que China le supera (estimó en marzo de 2012 que sus reservas alcanzan los 25 billones de metros cúbicos). El gas está sustituyendo al carbón como combustible barato para producir energía en China, lo que reducirá sus emisiones de CO2. Julio Friedmann del LLNL (Lawrence Livermore National Laboratory), en California, recuerda que ”en Estados Unidos costó 60 años y 200.000 pozos sentar las bases para la revolución de los esquistos bituminosos, sin embargo, China sólo ha perforado 100 pozos y su geología es diferente, por lo que la tecnología de EEUU no es aplicable.” Por ello, hay que ser cauto con estas noticias. Nos lo cuenta Jeff Tollefson, “Geology and infrastructure could impede development,” Nature 494: 294, 21 Feb 2013.

La “revolución del esquito” no es tan bonita como la pintan. Muchos críticos afirman que la producción de gas y petróleo de esquisto está sobrevalorada y que los costos están subestimados. Los estudios más recientes para indicar que los pozos se consumen muy rápido (más del 80% se consume en sólo tres años), luego cualquier estimación de vida útil mayor de varias décadas peca de muy optimista. Para mantener la oferta habrá que perforar nuevos pozos y la tasa de retorno energética caerá de forma estrepitosa (el coste de mantener la producción no se cubre con los beneficios). Según las estimaciones de J. David Hughes (Post arbon Institute, Santa Rosa, California) el pico del petróleo de esquistos se alcanzará alrededor de de 2017 (el del petróleo convencional se supone que se alcanzó en 2005, aunque algunas fuentes aún dudan si se ha superado). Nos lo cuenta J. David Hughes, “Energy: A reality check on the shale revolution,” Nature 494: 307–308, 21 Feb 2013.

El radiotelescopio ALMA arroja luz sobre la formación de planetas gigantes gaseosos

Esta imagen compara las observaciones de ALMA con una impresión artística del disco y los chorros de gas en torno a HD 142527. Me encantan las recreaciones artísticas de fenómenos astronómicos, pero en este caso la imagen de ALMA me gusta más que la versión artística. Os recomiendo leer la estupenda noticia “ALMA arroja luz sobre las corrientes de gas que permiten la formación de planetas,” ESO, 2 ene. 2013. “El radiotelescopio ALMA (the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) han captado por primera vez una etapa clave en el proceso de formación de planetas gigantes. Grandes corrientes de gas fluyen a través de un espacio presente en el disco de material que se encuentra alrededor de una estrella joven. Estas son las primeras observaciones directas de estas corrientes, que se cree son originadas por planetas gigantes que toman el gas a medida que crecen. (…) La joven estrella HD 142527 está localizada a más de 450 años luz de la Tierra y se encuentra rodeada por un disco de gas y polvo cósmico (los restos de la nube que dio origen a la estrella). Un espacio vacío divide el disco de polvo en dos partes, una interna y otra externa. Se cree que esta división ha sido moldeada por planetas gaseosos gigantes, de reciente formación, que van despejando sus órbitas a medida que rodean a la estrella. El disco interior se extiende desde la estrella hasta el equivalente a la órbita de Saturno en el Sistema Solar, mientras que el disco externo comienza unas 14 veces más afuera. El disco exterior no rodea a la estrella de manera uniforme, más bien parece una herradura, lo que probablemente ha sido ocasionado por el efecto gravitacional de los planetas gigantes en órbita. Las observaciones de ALMA, en longitudes de onda submilimétricas, no se ven afectadas por la luz de la estrella. “Creemos que hay un planeta gigante oculto dentro, causando cada una de estas corrientes. Los planetas crecen a medida que capturan una parte del gas proveniente del disco exterior, pero ellos dejan escapar otra gran cantidad: el resto del gas lo rebasa y desemboca en el disco interior alrededor de la estrella”, dice Sebastián Pérez, un miembro del equipo, también de la Universidad de Chile. (…) Aún no se han detectado planetas en formación en el disco porque se encuentran inmersos en lo profundo de las corrientes de gas, que son prácticamente opacas. El artículo técnico es Simon Casassus et al., “Flows of gas through a protoplanetary gap,” Nature, AOP 02 Jan 2013.

PS: Una lectura obligada es Daniel Marín, “El nacimiento de un planeta gigante en directo,” Eureka, Ene. 02, 2013. “¿Cómo se forma un planeta gigante? Los modelos nos indican que los gigantes gaseosos como Júpiter o Saturno deben formarse relativamente rápido, en pocos millones de años, a diferencia de los planetas terrestres como la Tierra, cuyo proceso de formación es mucho más lento. O por lo menos, eso es lo que dice la teoría, porque lo cierto es que nadie ha visto directamente un planeta gigante en pleno proceso de formación. O mejor dicho, hasta ahora. El conjunto de radiotelescopios ALMA (Atacama Large Millimetre Array) ha observado la joven estrella HD 142527, situada a 450 años luz de la Tierra, y ha encontrado pruebas directas de la formación de un mundo gigante en su disco protoplanetario.”

Más información sobre la órbita del exoplaneta Alfa Centauri B b, el más cercano a la Tierra

Esta recreación artística de la ESO es bastante realista, salvo por la Vía Láctea (su brillo se ha aumentado por un factor de mil millones). Presenta al nuevo exoplaneta (la media luna), la estrella Alfa Centauri B (en el centro) y la estrella Alfa Centauri A (abajo a la izquierda). Un problema asociado a estas representaciones artísticas es que las escalas pueden engañar a algunas personas. Por ello creo que estaría bien ver a escala la órbita del nuevo planeta. Nos la presenta Greg Laughlin, “Alpha Centauri B b,” Systemic, October 16th, 2012.

Quizás esta órbita le dirá poco a muchos lectores, quienes preferirían ver cómo se compara esta órbita con la de los planetas interiores del sistema solar. Pues bien, abajo la tenéis.

Se ha dibujado también la región de habitabilidad de Alfa Centauri B, más pequeña que la de nuestro Sol. Se ve claramente cómo el nuevo exoplaneta está realmente muy cerca de su estrella.

Esta figura muestra la órbita de Alfa Centauri B relativa a Alfa Centauri A. El plano de la trayectoria real está inclinado de tal forma que se ve desde la Tierra como indica la elipse.

Bueno, si te han gustado estas imágenes, puedes visitar la entrada de Greg, Systemic, October 16th, 2012, que nos comenta en detalle cómo se ha realizado el análisis de los datos que ha conducido al descubrimiento.

Un granito de sal sobre el exoplaneta más cercano a la Tierra que orbita la estrella Alfa Centauri B

Ya te has enterado de una de las grandes noticias científicas de este año, el descubrimiento de un exoplaneta tipo Tierra orbitando la estrella Alfa Centauri B gracias al instrumento HARPS del Observatorio Europeo Austral (ESO). Alfa Centauri, visible en el hemisferio sur, es el sistema estelar más cercano, a solo 4,3 años luz, y está formado por tres estrellas, Alfa Centauri A y B son similares al Sol, 1,10 M y 0,934 M, y Próxima Centauri es una estrella roja débil (de hecho, la más próxima a nosotros). El planeta observado tiene una masa mínima de 1,13 ± 0,09 veces la masa de la Tierra y orbita Alfa Centauri B cada 3,24 días, haciendo que su posición varíe hacia adelante y hacia atrás con una velocidad de solo 1,8 km/hora (la velocidad de un bebé cuando gatea); un número realmente increíble cuando estamos hablando de la posición de un objeto tan grande como una estrella, de hecho, la mayor precisión alcanzada hasta ahora en la búsqueda de planetas con esta técnica (medir la velocidad radial de la estrella al alejarse y acercarse a la Tierra gracias al efecto Doppler en su espectro de luz). El planeta se encuentra muy cerca de la estrella, a unos seis millones de kilómetros de distancia (unas 0,04 UA, unidades astronómicas), una distancia mucho menor que la que separa Mercurio del Sol (0,39 UA), y su temperatura superficial se estima en 1227 ºC, luego nadie espera que albergue vida. Sin embargo, podría haber otros planetas orbitando a cualquiera de las tres estrellas de Alfa Centauri que podrían encontrarse en las respectivas zonas de habitabilidad (la región en forma de anillo alrededor de la estrella en la cual el agua puede encontrarse en su forma líquida en su superficie). La noticia la puedes leer en “Encontrado un planeta en el sistema estelar más cercano a la Tierra,” ESO.org, 16 octubre 2012, siendo el artículo técnico Xavier Dumusque et al., “An Earth-mass planet orbiting α Centauri B,” Nature, Published online 17 October 2012,  [copia gratis].

Periodogramas de Alfa Centauri B utilizados para el descubrimiento.

Permíteme una grano de sal sobre este descubrimiento. Para mí, lo más asombroso del artículo es la gran precisión que se ha obtenido en la medida del periodo del planeta. Una precisión mucho mayor de la que cualquiera podría esperar a priori. Esta figura, arriba, muestra el periodograma original de Alfa Centauri B. Como se observa, no hay ninguna señal del planeta y se requiere un delicado proceso de filtrado de los datos para poder revelarla. Este filtrado consiste en eliminar el efecto de su estrella compañera, Alfa Centauri A, el efecto de su ciclo magnético y el efecto de su rotación propia. Como resultado se obtiene una señal con una potencia de solo un 8% de la señal original (figura central) que muestra un claro pico con un periodo de 3,236 días, que se ha identificado como el nuevo planeta. Mediante simulaciones de Montecarlo se ha tratado de verificar si esta señal podría ser ruido y se ha comprobado que es muy poco probable que lo sea. Pero lo más curioso aparece cuando eliminamos la señal del planeta (figura abajo); se observan tres picos con una señal superior al 6% con periodos de 0,888 días, 7,939 días y 8,117 días. El origen de estos picos es desconocido. Podrían ser debidos a la actividad de la estrella, al efecto del planeta observado o incluso ser simple ruido. En los próximos años habrá que estudiar con cuidado estos picos (sobre todo para estar completamente seguros del descubrimiento realizado).

La clave de todo el proceso de filtrado de los periodogramas es una estimación muy fiable del efecto de Alfa Centauri A y de Proxima Centauri en la velocidad radial de Alfa Centauri B. Se ha calculado la posición de estas estrellas utilizando el catálogo de HIPPARCOS, que estudió a Alfa Centauri B entre 1989 y 1992, encontrando que su periodo orbital con Alfa Centauri A es de 79,91 años. El modelo utilizado para determinar su movimiento mutuo introduce correcciones asociadas a su actividad y se basa en el artículo de D. Pourbaix et al., “Constraining the difference in convective blueshift between the components of Alpha Centauri with precise radial velocities,” A&A 386: 280-285 (2002). Lo curioso es que este artículo estima el efecto total en la velocidad radial en 215 ± 8 m/s, es decir, con un error enorme comparado con el efecto del planeta 0,51 ± 0,04 m/s. No quiero sospechar del nuevo descubrimiento, pues no soy experto en estas lides, pero no me gusta cómo se han procesado los datos de los periodogramas.

En resumen, una gran noticia que, como siempre, tendrá que ser confirmada y ratificada por futuras medidas, pues en la ciencia el espíritu crítico y el escepticismo son siempre muy necesarios.

Por cierto, como muchos ya sabréis, ESO dio una rueda de prensa vía web el lunes 15 para todos los medios interesados con la condición de que debían embargar la noticia hasta hoy miércoles 17, sin embargo, un medio croata, Znanost, publicó la noticia en menos de una hora tras la rueda de prensa (“U orbiti najbliže zvijezde otkriven Zemljin blizanac“). No se sabe si ha sido por error, o si Nature y ESO tomarán medidas, pero lo cierto es que ayer todo el mundo conocía la nueva noticia. El astrónomo Daniel Fischer alertó a ESO, quien se puso en contacto con Nature. Como resultado, Ruth Francis, jefe de la oficina de prensa de Nature, envió un email a todos los medios indicando que el embargo se había levantado (solo para esta noticia). Nos lo cuentan en “Nature and ESO lift exoplanet embargo early following coverage by Croatian news outlet,” Embargo Watch, October 16, 2012. ¿Sirve realmente de algo un embargo cuando has convocado a miles de periodistas para dar la noticia en una rueda de prensa dos días antes? A los hechos me remito.

El telescopio Kepler descubre dos nuevos planetas circumbinarios, que orbitan dos estrellas en lugar de una

La mayoría de las estrellas de tipo solar son binarias, forman parte de un grupo de dos o más estrellas en órbita mutua. El primer planeta circumbinario, Kepler-16, fue descubierto por el telescopio Kepler (Science, septiembre 2011). Hoy se publica en Nature la observación de dos más, Kepler-34 b y Kepler-35 b, ambos son planetas gigantes gaseosos. Kepler-34 b orbita dos estrellas tipo solar cada 289 días y Kepler-35 b orbita un par de estrellas más pequeñas (89% y 81% la masa del Sol) cada 131 días. Haber encontrado 3 planetas circumbinarios con órbitas casi coplanares a sus dos estrellas entre todos los planetas observados por Kepler permite estimar el porcentaje de planetas de este tipo entre las estrellas cercanas a nosotros en la Vía Láctea; el nuevo artículo estima que el ~1% de las estrellas binarias tienen planetas gigantes en orbita casi coplanar con dichas estrellas; este resultado implica que debe haber más de un millón de planetas de este tipo en nuestra galaxia. Nos lo cuenta John Southworth, “Astronomy: A new class of planet,” Nature, published online 11 Jan. 2012, que se hace eco del artículo técnico de William F. Welsh et al., “Transiting circumbinary planets Kepler-34 b and Kepler-35 b,” Nature, published online 11 January 2012.

Los planetas circumbinarios son famosos entre los aficionados a la ciencia ficción gracias al planeta Tatooine en Star Wars. Algunos planetas circumbinarios pueden ser habitables, aunque los tres descubiertos hasta ahora no lo son. Kepler-16 b es demasiado frío, y Kepler-34 b y Kepler-35 b son demasiado calientes. Además el clima de estos planetas es muy extremo. Conforme Kepler vaya observando nuevos planetas seguro que se encontrarán más ejemplos y quizás alguno sea habitable, quizás alguno sea Tattoine.

El telescopio espacial Kepler de la NASA está revolucionando la ciencia de los exoplanetas. Kepler está estudiando una población de 150.000 estrellas en las constelaciones del Cisne (Cygnus) y la Lira (Lyra) y ya ha encontrado más de 2.000 candidatos de planetas en tránsito a través de su estrella (lo que requiere una alineación adecuada entre el plano orbital de los planetas y nuestro punto de vista). Hace un siglo se pensaba que nuestro sistema solar era un ejemplo típico de sistema planetario, pero todo cambió cuando se descubrió en 1995 el planeta 51 Pegasi b, un gigante gaseoso (su masa es la mitad de la de Júpiter) que orbita su estrella a solo 0,052 UA (unidades astronómicas), es decir, 100 veces más cerca que Júpiter orbita el Sol. Quizás nuestro sistema solar no era tan típico como pensábamos. Pero hay planetas aún más exóticos, como WASP-17, el planeta más masivo, con un radio doble que el de Júpiter y una densidad de solo el 6%) y WASP-18, cuya masa es 10 veces la de Júpiter pero orbita a su estrella una vez cada 23 horas (Júpiter orbita el Sol cada 11,9 años terrestres).

Kepler observa dos planetas gaseosos que puede que sobrevivieran a ser engullidos por su estrella cuando ésta se transformó en gigante roja

Dentro de unos miles de millones de años, el Sol se expandirá hasta formar una estrella gigante roja. Su atmósfera se extenderá más allá de la órbita de la Tierra, planeta que junto a Mercurio y Venus serán engullidos. La mayoría de los astrónomos pensaba que éste será el final del planeta Tierra, pero el satélite Kepler de la NASA ha descubierto dos planetas que parece que han sobrevivido a un evento de este tipo. De confirmarse el hallazgo con futuros avistamientos y la hipótesis de su origen con modelos numéricos, tendremos que cambiar el futuro que le espera a la Tierra según todos los libros de texto. La vida no sobrevivirá al cataclismo, pero el planeta Tierra, cual ave fénix, renacerá de sus cenizas. Nos lo ha contado Eliza M. R. Kempton, “Planetary science: The ultimate fate of planets,” Nature 480: 460–461, 22 December 2011, haciéndose eco del artículo técnico de S. Charpinet et al., “A compact system of small planets around a former red-giant star,” Nature 480: 496–499, 22 December 2011.

¿Cómo es posible que estos dos planetas sobrevivieran a tal terrible cataclismo? Los investigadores creen que se trataba de planetas gigantes gaseosos cuando la estrella quemaba hidrógeno para producir helio, como nuestro Sol ahora mismo. En aquella época estos planetas estaban más alejados. Cuando la estrella consumió todo el hidrógeno de su núcleo se expandió para convertirse en una estrella gigante roja que engulló las órbitas de los dos planetas. Esta órbitas redujeron su radio en espiral y los planetas perdieron su envoltura gaseosa. Por razones aún desconocidas, la gigante roja expulsó sus capas más externas y más frías de forma temprana y se transformó en una estrella subenana de tipo B (estrella subenana caliente con tipo espectral B). El núcleo rocoso de los planetas gaseosos sobrevivió a este cataclismo y ahora presentan órbitas muy cercanas a la subenana con periodos muy cortos (5,8 y 8,2 horas).

El método utilizado por Charpinet y sus colegas para detectar estos dos nuevos planetas difiere del método habitual que utiliza el Satélite Kepler de la NASA (medir cómo se reduce la luz de la estrella cuando pasa el planeta por delante de su disco). La subenana caliente KIC 05807616 es una estrella variable que varía su brillo a intervalos regulares. Al analizar (mediante transformada de Fourier) las oscilaciones de la luz de esta estrella en detalle los autores observaron dos señales periódicas superpuestas a la variación principal del brillo de la propia estrella. Esas señales periódicas (de amplitud muy pequeña, unas diez mil veces menor que la señal principal) revelaron la presencia de los dos nuevos planetas, que se encuentran muy cerca de su estrella (a 0,0060 y 0,0076 unidades astronómicas; una unidad astronómica es la distancia entre la Tierra y el Sol, y Mercurio se encuentra a unas 0,39 u.a.). Estimar el tamaño de estos planetas es difícil, pero los autores creen que tienen un tamaño similar a la Tierra.

Lo sorprendente del hallazgo es que nadie hubiera apostado a priori que un par de planetas pudieran sobrevivir a un cataclismo estelar de esta magnitud. De hecho, algunos astrónomos dudan que estos planetas sean un remanente del sistema planetario original; para ellos podrían haberse formado a partir del material expulsado por la gigante roja cuando se transformó en subenana caliente. La única manera de estar seguros de que los planetas sobrevivieron al cataclismo es el avistamiento de nuevos ejemplos similares en los próximos años; además, las simulaciones numéricas de la dinámica de sistemas planetarios, en las que nunca se había estudiado esta posibilidad con detalle, aportarán información relevante sobre si estas aves fénix planetarias pueden existir o no.

Un resultado como éste, publicado en Nature, nos hace plantearnos una posibilidad interesante, ¿sobrevivirá la Tierra a la transformación de nuestro Sol en gigante roja? Hace un mes nadie hubiera apostado por ello. Ahora habrá que considerar en serio esta posibilidad. Lo único que se puede decir ahora mismo es que nadie conoce la respuesta, aún.

HARPS descubre cinco supertierras una de ellas en la zona habitable de su estrella

El Santo Grial de la búsqueda de exoplanetas es encontrar un planeta del tamaño de la Tierra en la zona habitable de su estrella anfitriona, donde la temperatura permite que el agua se mantenga líquida. El instrumento HARPS del Observatorio Astronómico de La Silla ha encontrado cinco planetas con un tamaño algo mayor que la Tierra, una de ellas con una masa 3,6 veces la de la Tierra que se encuentraa en el borde de la zona habitable de su respectiva estrella. Se han detectado gracias a la técnica de la velocidad radial (la detección de las pequeñas oscilaciones de la posición de la estrella debido a la gravedad del planeta). Los cinco planetas han sido descubiertos en la zona habitable de las estrellas HD20794, HD85512 y HD192310; tres planetas con masas 2,7 veces, 2,4 veces y 4,8 veces la masa de la Tierra orbitan la estrella HD 20794 (que tiene al menos 4 planetas); un planeta con masa 3,6 veces la de la Tierra orbita HD 85512 (que ahora sabemos que tiene al menos dos planetas); y un planeta con una masa 16,9 veces la de la Tierra orbita HD 192310 (que ahora sabemos que tiene al menos tres planetas). El planeta más parecido a la Tierra entre ellos es HD 85512 b, con 3,6 veces la masa de la Tierra, es el que se encuentra en el borde (interior) de la zona habitable de su estrella. El artículo técnico es F. Pepe et al., “The HARPS search for Earth-like planets in the habitable zone: I — Very low-mass planets around HD20794, HD85512 and HD192310,” ArXiv, 17 Aug. 2011, como nos cuenta Jacob Bean, “Extrasolar planets: Homing in on another Earth,” Nature 478: 41–42, 06 October 2011.

PS: Título y dos frases han sido cambiados gracias al comentario de Daniel Marín. Gracias.

Nueva base de datos con datos orbitales de todos los exoplanetas

Acaba de aparecer la versión beta del Exoplanet Data Explorer (http://exoplanets.org/), una base de datos con los datos orbitales y espectrométricos de 411 planetas que orbitan 352 estrellas (un número que seguirá creciendo). Se incluyen solo los exoplanetas cuyos datos son robustos y han sido publicados en revistas con revisión por pares. La base de datos permite búsquedas utilizando diferentes parámetros así como la presentación gráfica de los resultados con alta calidad (como el ejemplo que muestro arriba). El único inconveniente es que no es compatible con Internet Explorer (yo he usado Google Chrome). Una página web que promete ser referencia obligado para todos los investigadores e interesados en el estudio de los exoplanetas. Más información en Jason T. Wright et al., “The Exoplanet Orbit Database,” Submitted to PASP, ArXiv, 27 Dec 2010.

Descubierto un cuarto planeta jupiteriano alrededor de la estrella HR 8799 en la constelación de Pegaso

 

La estrella HR 8799 tiene un sistema planetario formado por cuatro planetas jupiterianos. El cuarto planeta (HR 8799e), el más cercano a la estrella, ha sido descubierto al analizar imágenes en el infrarrojo cercano obtenidas por el telescopio Keck II entre 2009 y 2010. Orbita su estrella a 14’5 ± 0’5 UA (unidades astronómicas) con un periodo de unos 50 años, rotando (como los otros tres planetas) en sentido antihorario. Comparando estos cuatro planetas jupiterianos con los cuatros planetas gaseosos (o gigantes) del sistema solar (ver figura de abajo) se observan ciertas similitudes, lo que puede llevar a pensar en la existencia de planetas rocosos en una órbita interior a este sistema planetario. El descubrimiento es importante porque nos permitirá contrastar las teorías sobre la formación de sistemas planetarios con un sistema planetario diferente al sistema solar. El artículo ha sido aceptado en Nature y se puede descargar gratis en C. Marois et al., “Images of a fourth planet orbiting HR 8799,” ArXiv, 22 Nov 2010 (Nature, In Press).

PS (27 nov. 2010): Recomiendo en español la refrescante lectura de Daniel Marín, “Cuatro exoplanetas en una imagen,” Eureka, Nov. 26, 2010 [portada en Menéame].

PS (8 dic. 2010): Hoy aparece el artículo técnico en Nature, junto a un artículo explicatorio de Laird Close, “Extrasolar planets: A giant surprise,” Nature 468: 1–2, 09 December 2010.

No basta descubrir un nuevo exoplaneta, hay estimar con precisión su masa y la de su estrella

Ya no es noticia la detección de un nuevo exoplaneta. Éste tiene que tener alguna particularidad curiosa para que lo sea. La mayoría de los exoplanetas conocidos se han descubierto por el método de la velocidad radial, que mide la “oscilación” inducida en la estrella debido al movimiento del planeta. Si se puede determinar la velocidad orbital del planeta por algún método es posible calcular tanto la masa de la estrella como la de su planeta sin necesidad de hipótesis osadas sobre su órbita. Se publica en Nature un método para hacerlo para planetas que eclipsen la estrella vista desde la Tierra gracias a medidas espectroscópicas de la evolución desplazamiento Doppler de las líneas de absorción molecular de monóxido de carbono. La atmósfera del planeta contiene CO lo que introduce líneas espectrales asociadas a dicha molécula en el espectro de la luz de la estrella. Lo curioso es que estas líneas asociadas al CO sufren un corrimiento al rojo o al azul en función de la posición del planeta en su órbita. El método se ha aplicado al Júpiter caliente HD 209458b, permitiendo determinar su masa, 0,64 ± 0,09 la masa de Júpiter, y la de su estrella, 1,00 ± 0,22 la masa del Sol. Es realmente curioso lo ruidoso que son las imágenes de los espectros que se han analizado en este estudio, pero la señal se ve clara y en futuros ejemplos que no tardarán en llegar se verá mucho más clara aún. Nos lo cuenta Mercedes López-Morales, “Astronomy: Exoplanet caught speeding,” Nature 465: 1017–1018, 24 June 2010, haciéndose eco del artículo técnico de Ignas A. G. Snellen, Remco J. de Kok, Ernst J. W. de Mooij, Simon Albrecht, “The orbital motion, absolute mass and high-altitude winds of exoplanet HD 209458b,” Nature 465: 1049–1051, 24 June 2010.

Los exoplanetas descubiertos hasta septiembre de 2009 todavía guardan muchos secretos en su interior

Los artículos de revisión (review) de un tópico en Nature son siempre interesantes y merecen nuestra atención. En el número de hoy encontramos Drake Deming, Sara Seager, “Light and shadow from distant worlds,” Nature, 462: 301-306, 19 November 2009. El artículo nos resume el estado actual de conocimientos sobre estos exoplanetas y nos indica las perspectivas de encontrar planetas como la Tierra en las búsquedas actualmente en curso, las planeadas para la próxima década e incluso las que se estudian para la siguiente. Un poco de realidad junto a un poco de futurología. El doctor Deming es bastante aficionado a dichos lares, p.ej. “Exoplanets: Where Will We Be by 2020?,” Centauri Dreams, November 19, 2007. Para los que no tengan acceso al artículo en Nature os recomiendo la página web de Sara Seager en el MIT “Research: Exoplanets.”

La figura (arriba, izquierda) es la más representativa de las propiedades de los explonanetas y muestra la distribución de su masa en función del semieje mayor de su órbita para todos los descubiertos hasta septiembre de 2009. Se indica la técnica utilizada para su detección, la línea continua es el límite superior de la masa que clasifica un cuerpo como planeta y la línea a trazos inferior marca el límite de sensibilidad para la posible detección de planetas mediante el método de la velocidad radial. Las regiones vacías entre ambas curvas se cree que son debidas a las limitaciones técnicas de la tecnología de observación actual y que están ocupadas por exoplanetas aún por descubrir. En rojo están los planetas del sistema solar, Mercurio (M), Venus (V), Tierra (E), Marte (Ma), Júpiter (J), Saturno (S), Urano (U) y Neptuno (N).

La otra figura (arriba, derecha) muestra la relación entre masa y radio para los planetas descubiertos por el método del tránsito, que permite estimar el diámetro gracias a la fotometría de alta precisión tanto del planeta como de la estrella. Las curvas son modelos teóricos. Sorprende que haya exoplanetas gigantes con un radio mayor del predicho teóricamente a partir de su masa. Algún proceso físico debe generar energía en el interior de estos planetas y provocar el inflado de su radio. Tres ejemplos de planetas en los que seguro este proceso ha actuado aparecen como rombos rojos en la figura. Muchos de los marcados con rombos negros podrían ser también resultado de este tipo de procesos. Muchos de estos planetas presentan órbitas casi circulares. Muchas preguntas están todavía sin contestar en relación a las propiedades de estos planetas.

Sin entra en más detalles, os resumo. Se han descubierto más de 370 exoplanetas (planetas que orbitan estrellas distintas del Sol), muchos de ellos gracias a su tránsito (paso por delante de la estrella desde el punto de vista de la Tierra). Estos tránsitos permiten medir la masa y el radio de la órbita del planeta, así como identificar compuestos químicos en sus atmósferas (si son gigantes gaseosos). Desde el primer descubrimiento de un planeta (gigante gaseoso) orbitando una estrella de tipo solar, 51 Peg (M. Mayor y D.A. Queloz, Nature 1995) se ha avanzado mucho, pero todavía la detección de planetas similares a la Tierra y colocados en la región de habitabilidad de su estrella está fuera de nuestro alcance. Todo el mundo espera que la misión Kepler pueda cubrir dicho vacío.

Estrellas, litio y búsqueda de vida inteligente en exoplanetas

En la “Resolución computacional de la paradoja de Fermi por Carlos Cotta de la Universidad de Málaga,” 22 Julio 2009, Carlos proponía un proceso de búsqueda de vida en nuestra galaxia basado en recorrer “aleatoriamente” estrellas, buscar si tienen planetas, y observar en dichos planetas alguna señal de vida inteligente. Obviamente, todos pensamos que una búsqueda de ese tipo estará sesgada, sólo se buscará vida en las estrellas en las que esperamos que haya vida. Todavía no se sabe qué características del espectro de una estrella garantizan que tiene un sistema planetario suficientemente antiguo como para que pueda haber vida y vida inteligente. El nuevo trabajo que se ha publicado esta semana en Nature realizado por científicos del Instituto Astrofísico de Canarias (IAC) es un primer paso hacia dicho objetivo: caracterizar mediante el espectro de la luz emitida por una estrella si dicha estrella tiene planetas suficientemente antiguos como para albergar vida inteligente. Es un primer paso y este problema requerirá mucho más tiempo para ser resuelto. En español podéis leer sobre dicho estudio en muchos foros, yo recomiendo a Kanijo, “El litio, nueva clave para la búsqueda de sistemas planetarios,” Ciencia Kanija, 12 Nov. 2009, basado en una nota de prensa del IAC con el mismo título del 11 Nov. 2009. Los interesados en detalles algo más técnicos pueden recurrir a la excelente exposición de Marc Pinsonneault, “Astrophysics: A fossil record for exoplanets,” News & Views, Nature 462: 168-169, 12 Nov. 2009, o incluso al artículo técnico de Rafael Rebolo y sus coautores, que en este tipo de temas suele ser legible, Garik Israelian (IAC), Elisa Delgado Mena (IAC), Nuno C. Santos, Sergio G. Sousa (IAC), Michel Mayor, Stephane Udry, Carolina Domínguez Cerdeña (IAC), Rafael Rebolo (IAC) & Sofia Randich, “Enhanced lithium depletion in Sun-like stars with orbiting planets,” Letter, Nature 462: 189-191, 12 November 2009.

Las dos figuras que abren esta entrada son, en mi opinión, las más reveladoras de los artículos de Pinsonneault (izquierda) e Israelian et al. (derecha). Como muestra la figura de la izquierda, la abundancia de litio nos permite diferenciar entre estrellas tipo solar jóvenes y viejas. Más aún, el nuevo estudio ha encontrado que también permite diferenciar entre las que tienen planetas (sistemas planetarios) y las que parece que no los tienen. En la figura de la derecha se muestran las estrellas con planetas como puntos rojos, las que no los tienen con círculos negros y nuestro Sol con un punto negro rodeado de un círculo rojo. Como véis la abundancia de litio, con los datos actuales, parece una condición suficiente en estrellas viejas para la existencia de planetas, pero no parece, como dirían los matemáticos, una condición necesaria. Estudios futuros refinarán estos resultados y quizás cuantificarán las posibilidades de que una estrella albergue vida o incluso vida inteligente mirando sólo su espectro.

La abundancia de litio en la superficie del Sol es 140 veces menor que la habitual en una protoestrella del mismo tipo, aunque la temperatura de la zona convectiva o manto solar, debajo de la superficie hasta el borde del núcleo, no permite el consumo de litio. ¿Pasa lo mismo con otras estrellas de tipo solar? El nuevo estudio muestra que las estrellas de tipo solar presentan un porcentaje de litio muy bajo en su superficie cuando tienen planetas a su alrededor y no tan bajo cuando no los tienen.

¿Por qué la abundancia de litio superficial está relacionada con la presencia de planetas? El combustible natural de una estrella tipo solar es el hidrógeno, por lo que la abundancia de litio es un buen indicador de la edad de una estrella. Las viejas han consumido mucho hidrógeno que han convertido en elementos más masivos, como el litio. Pero la cantidad de litio encontrada en este estudio en estrellas con sistemas planetarios es mucho menor de la que se esperaría en función de su edad. ¿Dónde ha ido a parar dicho litio faltante? El poco litio en la superficie sugiere que la superficie de la estrella ha estado más caliente en el pasado (unos 2.5 millones de Kelvin) de lo que actualmente está. Se estima que decrece de unos 2 millones de Kelvin cerca del núcleo a unos 6.000 K en la superficie, siendo esta estructura térmica de la estrella bastante bien conocida gracias a los modelos teóricos y las medidas sísmicas.

¿Cómo puede haber influido el nacimiento de los planetas en un calentamiento temprano de la superficie solar? El disco de acreción alrededor de la protoestrella, a partir del cual se ha formado el sistema planetario, está en rotación y produce fricción que calienta la superficie de la estrella. Se cree que dicho calor puede ser la causa del consumo de litio. Cuando el sistema planetario se ha formado y el disco de acreción ha sido expulsado a los confines del sistema solar (formando un cinturón de Kuiper), la temperatura de la superficie  disminuye, pero el defecto de litio se sigue observando.

Se inaugura la era de la astronomía observacional de exoplanetas por visión directa

Fomalhaut nos “pone los cuernos.” La mal llamada “estrella solitaria” tiene un planeta, una compañera y recibe la visita periódica de muchos amantes. Y no a escondidas, “a plena luz.” ¡Qué zorrón!

La estrella solitaria del otoño es una estrella muy brillante (de primera magnitud) que vaga solitaria por el firmamento y nos acompaña en nuestras correrías nocturnas (es la 18ésima estrella más brillante desde la Tierra y se ve perfectamente desde cualquier ciudad española por la noche). Si eres Acuario y has buscado tu costelación en el cielo, la habrás observado con toda seguridad (a vista es blanca-azulada, aunque en la foto parece un poco “rojiza” debido a la difracción de la lente de la cámara de fotos utilizada).

El “mito” de que Fomalhaut era una estrella solitaria se debe a que las estrellas de primera magnitud más cercanas son las del triángulo del verano (Vega, Altair y Deneb). Sin embargo, al estar tan cerca de Acuario recibe muchas visitas “nocturnas,” (a lo largo de la eclíptica). Cada mes la visita la Luna y durante el año recibe visitas periódicas de varios planetas (algunos tan o más brillantes que ella). Por ejemplo, dentro de un par de meses recibirá la visita de Venus (será un “placer” verlas juntas). Lo dicho, ¡todo un zorrón de estrella!

Con un telescopio “pequeño” puedes comprobar que en realidad se trata de una estrella binaria, aunque su compañera está un poquito alejada de ella (un buen atlas astronómico te ayudará a localizarla fácilmente).

Obviamente, no puedes observar su planeta jupiterino directamente. Sin embargo, puedes recurrir a una foto. Basta recurrir a la wiki. Su planeta, Fomalhaut b, fue detectado en el análisis de su disco protoplanetario en 1998. La semana pasada, exactamente el 13 de noviembre de 2008, se anunció que se había conseguido tomar una fotografía visual directa de Fomalhaut b. La importancia histórica de dicho planeta es que es el primero en ser observado directamente (no predicho por cambios en la luz de la estrella). Se requirió un equipo de astrónomos expertos liderados por Paul Kalas, de la Universidad de California, Berkeley, y uno de nuestros mejores observadores “visuales” del Universo, el telescopio espacial Hubble.

Esta semana es histórica para la Astronomía Observacional Exoplanetaria, ya que también se ha observado el primer sistema solar en otra estrella (HR 8799) formado por tres planetas jupiterinos, gracias al increíble trabajo de astrónomos expertos liderados por Christian Marois, de la National Research Council’s Herzberg Institute of Astrophysics, en Victoria, Canada, que ha utilizado imágenes con óptica adaptativa de telescopios terrestres, imágenes del Hubble, y el más moderno software de análisis de imágenes astronómicas. 

Richard A. Kerr nos lo reportó en “Astronomers See Exoplanets for First Time,” ScienceNOW Daily News, 13 November 2008 . Muchos blogs, muchísimos blogs, la prensa escrita, la radio y la televisión hablan de la inauguración de la era de la astronomía observacional exoplanetaria. Habréis visto lo foto por doquier. Hasta aparecía como foto incógnita en un Planeta con Canas (solución).

No os aburriré más, yo ahora hecho un poco más de menos a mi ”solitaria compañera” Fomalhaut, que me acompañó muchas veces de adolescente mientras esperaba ansioso la llegada de Orión y de Sirio.

PS: Os interesará una traducción de una noticia en Science-Nasa sobre esta noticia en Astroseti.

También os interesará la traducción del Kanijo de Universe Today sobre el tema.

PS2: Los artículos técnicos se publicaran en Science. Ahora mismo los podéis acceder en Science Express:

Mark S. Marley, “Exoplanets-Seeing Is Believing,” Science Express, Published Online November 13, 2008 . Revisa ambos artículos comentando sus implicaciones en la astronomía observacional exoplanetaria.

Paul Kalas, James R. Graham, Eugene Chiang, Michael P. Fitzgerald, Mark Clampin, Edwin S. Kite, Karl Stapelfeldt, Christian Marois, John Krist, “Optical Images of an Exosolar Planet 25 Light-Years from Earth,” Science Express, Published Online November 13, 2008 .

Christian Marois, Bruce Macintosh, Travis Barman, B. Zuckerman, Inseok Song, Jennifer Patience, David Lafrenière, René Doyon, “Direct Imaging of Multiple Planets Orbiting the Star HR 8799,” Science Express, Published Online November 13, 2008 .