Desde que la NASA Telescopio espacial Kepler fue lanzado en 2009, allí tiene una explosión en el estudio de los planetas extrasolares. Con la jubilación de Kepler en 2018 ha recaído en misiones como la Satélite de sondeo de exoplanetas en tránsito (TESS) para continuar donde lo dejó su predecesor. Usando observaciones de TESS, un equipo internacional de astrónomos descubrió recientemente tres exoplanetas orbitando una joven estrella similar al Sol llamada TOI 451.
La investigación fue dirigida por Elisabeth R. Newton, profesora asistente de física y astronomía en Dartmouth College. A ella se unieron investigadores de NASA JPL, NASA Goddard, NASA Ames, NASA Exoplanet Science Institute, SETI Institute, Max-Planck-Institute for Astronomy, Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, y múltiples universidades y observatorios.
Usando datos de TESS, el equipo examinó estrellas en el Corriente Piscis-Eridanus, una colección de estrellas ubicadas entre 260 y 737 años luz de la Tierra. Esta corriente mide alrededor de 1.300 años luz de longitud, se extiende a lo largo de 14 constelaciones y lleva el nombre de aquellas que contienen las mayores concentraciones. Esta corriente fue descubierto en 2019 por un equipo dirigido por Stefan Meingast utilizando datos obtenidos por la ESA misión gaia.
Más tarde ese año, investigadores dirigidos por jason curtis – un astrónomo y miembro de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) en la Universidad de Columbia (y coautor del estudio) – analizó los datos de TESS para varias de estas estrellas. Lo que encontraron fue que tenían velocidades de giro rápidas y puntos estelares prominentes (lo que causó caídas periódicas en la luminosidad), una indicación de que son significativamente más jóvenes de lo que se pensaba anteriormente.
Con base en estos resultados, Curtis y sus colegas encontraron que la corriente tenía solo 120 millones de años (3% de la edad de nuestro Sol). Cuando Newton y sus colegas examinaron los datos recopilados en este mismo flujo por TESS entre octubre y diciembre de 2018, notaron la presencia de tres exoplanetas alrededor de una estrella en particular. Conocido como TOI 451 (también conocido como CD-38 1467), esta estrella se encuentra a unos 400 años luz de distancia en la constelación de Eridanus.
TOI 451 es una estrella de tipo G (enana amarilla) que es aproximadamente un 88 % más grande que nuestro Sol, un 95 % más masiva y también un poco más fría y tenue (al ser una estrella joven). Otro indicio de su juventud es el hecho de que gira una vez cada 5,1 días, o cinco veces más rápido que el Sol. Según los tránsitos detectados por TESS, sus tres planetas orbitan TOI 451 más cerca que Mercurio de nuestro Sol, lo que los hace calientes e inhóspitos para la vida (tal como la conocemos).
Las observaciones de seguimiento se realizaron en 2019 y 2020 utilizando la NASA Telescopio espacial Spitzer (que se retiró el 30 de eneroel2020) y datos de archivo obtenidos por la NASA Explorador de exploración de infrarrojos de campo amplio de objetos cercanos a la Tierra (NEOWISE) entre 2009 y 2011 (que todavía era SABIO, en ese momento). Las observaciones adicionales fueron hechas por el Observatorio Las Cumbres red mundial y la Telescopio de exploración de exoplanetas de Perth en Australia.
Todos estos confirmaron la presencia de estos tres exoplanetas que se ajustan a la designación de «Super-Tierra caliente». Los datos de WISE revelaron además que TOI 451 es inusualmente brillante en luz infrarroja en longitudes de onda de 12 y 24 micrómetros. Esto sugiere la presencia de un disco de escombros, que el equipo estima que está centrado tan lejos de la estrella como lo está Júpiter de nuestro Sol.
El equipo también investigó una débil estrella vecina que parecía estar muy cerca de TOI 451 en las imágenes de TESS. Utilizando datos de la ESA Observatorio Gaiael equipo de Newton determinó que esta estrella puede ser en realidad un sistema binario de dos estrellas de tipo M (enana roja) que es una compañera ligada gravitacionalmente a TOI 451. Como explicó el profesor Newton en un estudio reciente de la NASA presione soltar:
“Este sistema marca muchas casillas para los astrónomos. Tiene solo 120 millones de años y está a solo 400 años luz de distancia, lo que permite observaciones detalladas de este joven sistema planetario. Y debido a que hay tres planetas entre dos y cuatro veces el tamaño de la Tierra, son objetivos especialmente prometedores para probar teorías sobre cómo evolucionan las atmósferas planetarias”.
El más interno de estos planetas (TOI 451 b) tiene aproximadamente 1,9 veces el tamaño de la Tierra, de 2 a 12 veces su masa y tiene un período orbital de 1,9 días. TOI 451 c tiene aproximadamente tres veces el tamaño de la Tierra, 16 veces más masa y tiene un período orbital de 9,2 días. El planeta más exterior (TOI 451 d) es cuatro veces el tamaño de la Tierra, de 4 a 19 veces más masivo y tiene un período orbital de 16 días. Las estimaciones de temperatura oscilan entre aproximadamente 1200 °C (2200 °F) para b y aproximadamente 450 °C (840 °F) para d.
Junto con su relativa proximidad a la Tierra, estos resultados indican que es probable que TOI 451 y otras estrellas en la corriente Piscis-Eridanus sean excelentes candidatas para el estudio. En particular, la corta edad de estas estrellas significa que podrían revelar mucho sobre la formación y evolución de estrellas y planetas. Como Jessie Christiansen, coautora del artículo y directora científica adjunta del Archivo de exoplanetas de la NASA, explicado:
“Gracias a la cobertura de casi todo el cielo de TESS, las mediciones que podrían respaldar la búsqueda de planetas que orbitan miembros de esta corriente ya estaban disponibles para nosotros cuando se identificó la corriente. Los datos de TESS continuarán permitiéndonos ampliar los límites de lo que sabemos sobre los exoplanetas y sus sistemas en los años venideros”.
Al igual que su predecesor, TESS busca exoplanetas examinando miles de estrellas en un campo y buscando caídas periódicas en el brillo. Estas son indicaciones de tránsitos, donde los planetas pasan frente a la cara de una estrella (en relación con el observador). En las condiciones adecuadas, la luz que pasa a través de la atmósfera de un exoplaneta permitirá a los astrónomos obtener espectros que pueden usarse para determinar la composición de una atmósfera.
Dado lo masivos que son, los astrónomos esperan que los planetas TOI 451 retengan gran parte de sus atmósferas a medida que evolucionan, a pesar del intenso calor al que están expuestos. Esto significa que las futuras observaciones con telescopios de próxima generación podrían revelar de qué están compuestas estas atmósferas, proporcionando pistas vitales sobre cómo evolucionan las atmósferas con el tiempo.
Dijo Elisa Quintana, astrofísica del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA:
“Al medir la luz de las estrellas que penetra en la atmósfera de un planeta en diferentes longitudes de onda, podemos inferir su composición química y la presencia de nubes o brumas a gran altura. Los planetas de TOI 451 ofrecen excelentes objetivos para tales estudios con el Hubble y el próximo Telescopio Espacial James Webb”.
Al momento de escribir este artículo, un total de 4.352 exoplanetas han sido confirmados en 3.221 sistemas mientras que otros 5.765 candidatos esperan confirmación. Muchos de estos planetas orbitan estrellas muy parecidas a la nuestra y más de unos pocos se consideran «potencialmente habitables». Estos se consideran buenos candidatos para observaciones de seguimiento una vez que el james webb y el nancy gracia romano los telescopios espaciales llevan al espacio.
Si bien es probable que los planetas de TOI 451 no sean habitables, es probable que las observaciones de seguimiento nos digan mucho sobre cómo evolucionan los planetas, lo que podría ayudarnos a reducir la búsqueda.
Otras lecturas: NASA, El diario astrofísico