Detectados dos exoplanetas rocosos y calientes transitando una estrella cercana

En los últimos 30 años, se han descubierto más de 5000 planetas fuera del Sistema Solar. Sin embargo, hasta la fecha solo una pequeña fracción de ellos se ha revelado como de tipo telúrico, es decir, rocosos como Mercurio, Venus, la Tierra o Marte.

Combinando datos del satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite, NASA) con observaciones realizadas por detectores en tierra – entre ellos el espectrógrafo CARMENES del Observatorio de Calar Alto (CAHA) -, un equipo liderado por Rafael Luque, del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) y la Universidad de Chicago,  ha confirmado dos de estos mundos rocosos alrededor de HD 260655, una estrella enana roja cercana situada a tan solo a 32,6 años-luz de distancia de nuestro sistema solar, lo que le convierte en el cuarto sistema planetario “multi-eclipsante” más cercano detectado hasta el momento (la estrella más cercana al sistema solar, Próxima, está a 4.2 años-luz).

TESS ha empleado el denominado método de los tránsitos para detectar minúsculas disminuciones en el brillo de la estrella provocadas por los planetas HD 260655 b y HD 260655 c al pasar por delante de ella. La capacidad de cuantificar con precisión estos mini-eclipses ha permitido determinar el tamaño de ambos exoplanetas, que han resultado ser dos “super-Tierras”, tan solo un poco mayores al nuestro en tamaño. El planeta b es 1,2 veces más grande que nuestra Tierra y el planeta c es 1,5 veces mayor. Por otro lado, este sistema planetario ya había sido observado por el espectrógrafo CARMENES en 2016 mediante la técnica de las velocidades radiales, que permite determinar la masa de los planetas detectados. Conociendo la masa y el tamaño de ambos planetas, Luque y el resto del equipo han podido inferir su densidad, que ha resultado similar a la de los planetas telúricos, de unos 5 gramos por centímetro cúbico.

Aunque debido a sus altas temperaturas, ninguno de los planetas podría mantener agua en estado liquido en su superficie, la cercanía y el brillo de su estrella hacen que sean candidatos idóneos para investigar la composición química de sus posibles atmósferas con el telescopio espacial gigante James Webb, que pronto obtendrá sus primeras imágenes científicas. “Ambos planetas se encuentran en el top-10 para realizar observaciones de sus atmósferas con el telescopio espacial James Webb, que fue lanzado la pasada Navidad y está a punto de terminar su fase de calibraciones. Estos datos permitirán, primero, determinar con seguridad si estos planetas poseen una atmósfera tenue y si es así, determinar su composición química. Aprender más sobre las atmósferas de los exoplanetas rocosos nos ayudará a entender la formación y la evolución de los mundos parecidos al nuestro” confirma Rafael Luque, primer autor del artículo que se publicará en Astronomy & Astrophysics.

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¿Por qué no hemos descubierto exoplanetas que compartan su órbita con otros objetos?

Ilustración de un objeto pequeño que comparte órbita con un planeta gigante alrededor de una lejana estrella. Fuente: SETI Institute.

En nuestro sistema solar, hay varios miles de objetos que comparten la misma órbita alrededor del Sol o de un planeta. Los asteroides troyanos son un ejemplo de ello. Sin embargo, aún no hemos observado casos parecidos en ningún sistema extrasolar, a pesar de haber descubierto ya más de 5000 exoplanetas.

En un estudio nuevo, Anthony Dobrovolskis (SETI Institute) y Jack Lissauer (NASA Ames Research Center) sugieren que se pueden formar algunos troyanos de exoplanetas, pero que los que son grandes y con órbitas cortas (y, por tanto, relativamente fáciles de detectar) son habitualmente expulsados de su órbita compartida por fuerzas de marea. Y, cuando esto ocurre, acaban colisionando contra la estrella o contra su planeta gigante.

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Geología a 50 años luz: el Webb se prepara para estudiar exoplanetas rocosos

Ilustración que compara los exoplanetas rocosos LHS 3844 b y 55 Cancri e, con la Tierra y Neptuno. Tanto 55 Cancri e como LHS 3844 b están entre la Tierra y Neptuno en términos de tamaño y masa, pero son más similares a la Tierra en términos de composición. Los planetas están dispuestos de izquierda a derecha en orden creciente de radio. Créditos: ILUSTRACIÓN: NASA, ESA, CSA, Dani Player (STScI).

Con los segmentos de espejo bellamente alineados y sus instrumentos científicos en proceso de calibración, el Telescopio Espacial James Webb de la NASA está a solo unas semanas de estar en pleno funcionamiento. Poco después de que se revelen las primeras observaciones, el Webb comenzará a realizar profundos estudios científicos.

Entre las investigaciones previstas para el primer año, se encuentran los estudios de dos exoplanetas clasificados por su tamaño y composición rocosa como “súper-Tierras”: el 55 Cancri e cubierto de lava y el LHS 3844 b desprovisto de atmósfera. Los investigadores utilizarán los espectrógrafos de alta precisión del Webb en estos planetas para comprender la diversidad geológica de los planetas en toda la galaxia y cómo evolucionan los planetas rocosos como la Tierra.

“55 Cancri e podría tener una atmósfera densa dominada por oxígeno o nitrógeno”, explicó Renyu Hu del Jet Propulsion Laboratory de la NASA, en el sur de California, quien lidera un equipo que utilizará la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) del Webb y el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) para capturar el espectro de emisión térmica del lado diurno del planeta. “Si tiene una atmósfera, (Webb) tiene la sensibilidad y el rango de longitud de onda para detectarlo y determinar de qué está hecha”, agregó Hu.

Al igual que 55 Cancri e, LHS 3844 b orbita extremadamente cerca de su estrella, completando una revolución en 11 horas. Sin embargo, debido a que su estrella es relativamente pequeña y fría, el planeta no está lo suficientemente caliente como para que la superficie se derrita. Además, las observaciones de Spitzer indican que es muy poco probable que el planeta tenga una atmósfera sustancial. Si bien no podremos obtener imágenes de la superficie de LHS 3844 b directamente con el Webb, la falta de una atmósfera que oscurezca la superficie permite poder estudiarla con espectroscopia.

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La inteligencia artificial revela matemáticas inesperadas detrás de la búsqueda de exoplanetas

Un algoritmo de inteligencia artificial, desarrollado para detectar con mayor rapidez exoplanetas cuando estos sistemas planetarios pasan por delante de una estrella situada al fondo y provocan su aumento momentáneo de brillo – un proceso denominado de microlente gravitatoria – reveló que las teorías utilizadas actualmente para explicar estas observaciones son desgraciadamente incompletas.

En 1936, el mismo Albert Einstein usó su nueva teoría de la relatividad general para demostrar cómo la luz de una estrella distante puede ser desviada por la gravedad de una estrella en primer plano, no solo aumentando su brillo al ser observada desde la Tierra, sino dividiéndola a menudo en varios puntos de luz o distorsionándola en un anillo, actualmente llamado anillo de Einstein. Esto es similar a la forma en que una lente puede enfocar e intensificar la luz del Sol.

Pero cuando el objeto de primer plano es una estrella con un planeta, el cambio del brillo con el transcurso del tiempo (la curva de luz) es más complicado. Además, a menudo hay múltiples órbitas planetarias que pueden explicar igualmente bien una curva de luz dada, las llamadas degeneraciones. Ahí es donde los humanos simplificaron las matemáticas y se perdieron el panorama general. Sin embargo, el algoritmo de IA indicó una forma matemática de unificar los dos tipos principales de degeneración al interpretar lo que detectan los telescopios durante el fenómeno de microlente, lo que demuestra que las dos «teorías» son realmente casos especiales de una teoría más amplia que, según admiten los investigadores, probablemente todavía está incompleta.

Técnicamente, la nueva teoría hace que la interpretación de las observaciones de microlentes sean más ambiguas, ya que existen más soluciones degeneradas para describir las observaciones. Pero la teoría también demuestra claramente que observar el mismo evento de microlente desde dos perspectivas, desde la Tierra y desde la órbita del telescopio espacial Roman, por ejemplo, hará que sea más fácil determinar las órbitas y masas correctas. Eso es lo que los astrónomos planean hacer actualmente, según Scott Gaudi (Ohio State University).

[https://news.berkeley.edu/2022/05/24/ai-reveals-unsuspected-math-underlying-search-for-exoplanets/]

Los exoplanetas más jóvenes son candidatos mejores cuando buscamos otras Tierras

Un equipo de astrónomos, dirigido por el Southwest Research Institute (USA) sugiere que los exoplanetas rocosos más jóvenes es más probable que mantengan climas suaves como el de la Tierra.

Para que el clima de un planeta mantenga una buena temperatura es necesario que tenga calor suficiente como para alimentar un ciclo del carbono a escala planetaria. Una fuente clave de esta energía es la desintegración de isótopos radioactivos de uranio, torio y potasio. Esta fuente de calor puede causar convección en el manto del exoplaneta, un movimiento lento de la región que hay entre el núcleo y la corteza y que provoca actividad volcánica en la superficie. La emisión de gases por los volcanes es una fuente primaria de CO₂ en la atmósfera, lo que contribuye a mantener caliente el planeta. Sin la emisión de los gases del manto es poco probable que logre mantener climas suaves y habitables como el de la Tierra.

«Sabemos que estos elementos radioactivos son necesarios para regular el clima, pero no sabemos durante cuánto tiempo lo pueden hacer, porque se van agotando», explica el Dr. Cayman Unterborn. «Además, los elementos radiactivos no se encuentran distribuidos uniformemente por la Galaxia y, a medida que envejecen, los planetas pueden agotar su calor y la emisión de gases cesará».

Los investigadores han calculado el tiempo que un exoplaneta podría mantener un clima suave antes de agotar su fuente radiactiva de calor. «Bajo las condiciones más pesimistas, estimamos que esta edad crítica es alrededor de los 2 mil millones de años para un planeta con la masa de la Tierra, llegando hasta los 5000 – 6000 millones de años para planetas de masa más alta, bajo condiciones más optimistas. Para los pocos planetas de los que disponemos de su edad, encontramos que solo unos pocos serían suficientemente jóvenes para que pudiéramos afirmar que tienen emisiones de gas de carbono hoy en día, cuando los observemos, por ejemplo, con el telescopio James Webb», concluye Unterborn.

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Hierro en el interior de los exoplanetas

Un equipo de científicos ha empleado láseres para determinar, mediante experimentos, la curva de fusión y las propiedades del hierro puro a presiones de hasta 1000 GPa (casi 10 millones de atmósferas), tres veces la presión del núcleo interno de la Tierra y casi cuatro veces más de lo alcanzado por otros experimentos.

El objetivo era emular las condiciones sufridas por un pedazo de hierro que descienda hacia el centro del núcleo de una supertierra.

«La gran cantidad de hierro presente en el interior de los planetas terrestres hace necesario comprender sus propiedades y la respuesta del hierro frente a las condiciones extremas de las profundidades de los núcleos de los planetas tipo Tierra más masivos», explica Rick Kraus (LLNL). «La curva de fusión del hierro es crítica para entender la estructura interna, la evolución térmica y la posibilidad de que se generen magnetosferas por efecto de dinamo».

«Descubrimos que los exoplanetas terrestres con entre cuatro y seis veces la masa de la Tierra tendrán los efectos de dinamo más grandes, actuando como un  escudo poderoso  frente a la radiación cósmica», comenta Kraus.

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Buscan planetas en púlsares

8/5/2020 de AAS NOVA / The Astrophysical Journal Letters

Ilustración de artista de un sistema con varios planetas en órbita alrededor de un pulsar de milisegundo. Crédito: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC).

Los primeros planetas confirmados fuera de nuestro Sistema Solar fueron descubiertos en 1992 alrededor del púlsar PSR B1257+12. Pero desde entonces sólo en otros cinco púlsares se han encontrado planetas. ¿Se debe a que los planetas son extremadamente raros en púlsares o a que no se han realizado suficientes estudios sistemáticos?

Un nuevo estudio, dirigido por Erica Behrens (The Ohio State University), de 45 púlsares ha permitido descartar la presencia de planetas que tienen periodos de entre 7 y 2000 días. Inyectando señales simuladas en los datos, los astrónomos demuestran que su análisis es sensible a compañeros con masas inferiores a la de la Tierra. De hecho, para algunos púlsares han eliminado la posibilidad de que existan compañeros con masa superior a una fracción de la masa de nuestra Luna.

Este estudio demuestra la increíble potencia y sensibilidad de una extensa monitorización de púlsares en busca de exoplanetas pequeños. Y aunque puede ser cierto que los planetas de púlsares son objetos muy raros, los que haya ahí afuera no podrán permanecer escondidos por mucho más tiempo.

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La vida podría existir y prosperar en un mundo de hidrógeno

La vida podría existir y prosperar en un mundo de hidrógeno

6/5/2020 de MIT / Nature Astronomy

Ilustración de artista de un planeta rocoso en cuya atmósfera el hidrógeno es el elemento químico más abundante. Crédito: NASA/JPL.

Sara Seager (MIT) y su equipo científico han observado, en estudios de laboratorio, que los microbios pueden sobrevivir y multiplicarse en atmósferas dominadas por el hidrógeno (incluso con un 100% de hidrógeno), un ambiente que es enormemente distinto al de la atmósfera de la Tierra, rica en nitrógeno y oxígeno.

Los resultados de Seager demuestran que las formas de vida simples podrían habitar planetas con atmósferas ricas en hidrógeno, sugiriendo que, una vez que los telescopios de próxima generación como el telescopio espacial James Webb empiecen a operar, los astrónomos podrían querer buscar primero señales de vida en exoplanetas dominados por hidrógeno.

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No hay cielos azules en el planeta supercaliente WASP-79b

No hay cielos azules en el planeta supercaliente WASP-79b

5/5/2020 de Hubblesite / The Astronomical Journal

Ilustración de artista del exoplaneta supercaliente WASP-79b, ubicado a 780 años-luz de la Tierra. El planeta se encuentra en una órbita precariamente cerca de una estrella que es mucho más caliente que nuestro Sol. Crédito: NASA, ESA, y L. Hustak (STScI).

El planeta WASP-79b ha sorprendido a los científicos. Estos esperaban encontrar indicios de dispersión Rayleigh en su atmósfera, un fenómeno consistente en que ciertos colores son dispersados por partículas de polvo muy finas que se hallan en la alta atmósfera. La dispersión Rayleigh es lo que hace que el cielo de la Tierra sea azul, al dispersar las longitudes de onda más cortas (más azules) de la luz solar. En cambio, como resultado de la ausencia de dispersión Rayleigh, el cielo de WASP-79b es amarillento.

Este planeta es muy caliente. Su temperatura atmosférica es de 1650 ºC, la temperatura del cristal fundido. Combinando observaciones del telescopio espacial Hubble, del satélite TESS y del observatorio en tierra Magellan, los astrónomos han descubierto que esta atmósfera abrasadora es extraña. Está tan caliente que de sus nubes de silicatos o sulfuro de manganeso podría llover hierro fundido. Pero no es esa la gran sorpresa. Lo es la extraña ausencia de dispersión Rayleigh, que podría ser indicativa de la presencia de procesos atmosféricos que no se conocen actualmente y podría conducir a la obtención de nuevas pistas sobre la evolución atmosférica del planeta.

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Estrellas muertas durante mucho tiempo pueden aportar pistas sobre la vida en el cosmos

4/5/2020 de Cornell University / The Astrophysical Journal Letters

Los astrónomos podrían un día descifrar las atmósferas de exoplanetas rocosos como la Tierra, como la mostrada en esta ilustración. La estrella enana blanca compañera del planeta se ve sobre el horizonte. Crédito: Jack Madden/Cornell University.

La próxima generación de potentes telescopios en tierra y el espacio será capaz de buscar señales de vida en lejanos sistemas solares, en particular en aquéllos dominados por estrellas consumidas conocidas como enanas blancas.

Una nueva investigación ha ponderado cuáles serían las señales en la luz de las estrellas que podrían indicar la presencia de vida en los planetas que se interponen entre la estrella y nosotros.

Los resultados demuestran que los astrónomos deberían de ser capaces de ver bioseñales espectrales (tales como metano en combinación con ozono u óxido nitroso), «si esas señales de vida están presentes» explica Lisa Kaltenegger ( Carl Sagan Institute).

«Si encontrásemos señales de vida en planetas en órbita bajo la luz de estrellas muertas hace mucho tiempo», añade, la próxima pregunta sería si la vida ha sobrevivido a la muerte de la estrella o si ha empezado de nuevo otra vez, un segundo génesis, por así decirlo».

[Fuente] – POR AMELIA ORTIZ ·