Durante más de una década, los
astrónomos han buscado planetas orbitando a AU Microscopii, una estrella
cercana que sigue rodeada por un disco de desechos remanente de su
formación. Ahora, usando datos del Satélite TESS y del ya retirado
Telescopio Espacial Spitzer, unos científicos han descubierto un planeta
tan grande como Neptuno que gira alrededor de la joven estrella en poco
más de una semana.
El sistema, conocido como AU Mic, ofrece
una oportunidad única para estudiar planetas y sus atmósferas y
entender cómo se forman, evolucionan e interactúan con sus estrellas.
"AU Mic es una estrella joven y próxima
de tipo M, o enana roja. Está rodeada por un enorme disco de escombros
en el que se han detectado agrupaciones móviles de polvo, y ahora,
gracias a TESS y Spitzer, un planeta con una cuantificación de tamaño
directa", dijo Bryson Cale, estudiante de doctorado en la Universidad
George Mason en Fairfax, Virginia. "No hay otro sistema conocido que
cumpla con todos estos singulares criterios".
Este nuevo planeta, AU Mic b, se
describe en un artículo científico coescrito por Cale y liderado por su
tutor Peter Plavchan, profesor auxiliar de física y astronomía en George
Mason. El hallazgo fue divulgado el miércoles 24 de junio en Nature.
AU Mic es una enana roja fría con una
edad estimada de 20 a 30 millones de años, lo que le convierte en un
bebé estelar en comparación con nuestro Sol, que es al menos 150 veces
más viejo. La estrella es tan joven que principalmente brilla por el
calor generado por su propia gravedad al tirar de ella hacia adentro y
comprimirla. Menos del 10% de su energía proviene de la fusión nuclear
de hidrógeno en helio, el proceso que potencia a estrellas como nuestro
Sol.
El sistema se encuentra a 31,9 años luz
de distancia, en la constelación austral del Microscopio. Forma parte de
una colección cercana de estrellas denominadas grupo móvil Beta
Pictoris, que toma su nombre de una estrella tipo A más grande y
caliente que alberga dos planetas y está igualmente rodeada por un disco
de desechos.
Aunque los sistemas tienen la misma
edad, sus planetas son marcadamente diferentes. El planeta AU Mic b casi
abraza su estrella, completando una órbita cada 8,5 días. Pesa 58 veces
menos que la Tierra, lo que lo coloca en la categoría de mundos
similares a Neptuno. En contraste, Beta Pictoris b y c son al menos 50
veces más grandes que AU Mic b y tardan respectivamente 21 y 3,3 años en
orbitar su estrella.
"Creemos que AU Mic b se formó lejos de
su estrella y migró hacia su órbita actual, algo que puede ocurrir
cuando los planetas interactúan gravitacionalmente con un disco de gas o
con otros planetas", explicó Thomas Barclay, coautor e investigador
asociado de la Universidad de Maryland, Condado de Baltimore, y
científico asociado del proyecto TESS en el Centro de Vuelo Espacial
Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “En cambio, la órbita de Beta
Pictoris b no parece haber migrado mucho. Las diferencias entre estos
sistemas de edad similar pueden decirnos mucho sobre cómo se forman y
migran los planetas".
Detectar planetas alrededor de estrellas
como AU Mic plantea un desafío particular. Estas turbulentas estrellas
tienen campos magnéticos fuertes y pueden estar cubiertas de puntos
estelares —regiones más frías, oscuras y altamente magnéticas, similares
a las manchas solares— que frecuentemente expulsan poderosos destellos
estelares. Las manchas y sus destellos contribuyen a los cambios de
brillo de la estrella.
Durante Julio y Agosto de 2018, cuando
TESS observaba AU Mic, la estrella produjo numerosas erupciones de las
cuales, algunas fueron más poderosas que las erupciones más fuertes
registradas en el Sol. El equipo realizó un análisis detallado para
sustraer estas perturbaciones de los datos de TESS.
Cuando, desde nuestra perspectiva, un
planeta pasa por delante de su estrella en un evento conocido como
tránsito, su paso ocasiona una clara disminución en el brillo de la
estrella. TESS monitorea extensas franjas del cielo, llamadas sectores,
durante 27 días continuos para cada sector. En el curso de esta larga
observación, las cámaras realizan capturas regulares que permiten a los
científicos monitorear los cambios de brillo estelar.
Bajadas regulares en el brillo estelar
sugieren la posibilidad de un planeta en tránsito. Usualmente se
necesita observar al menos dos tránsitos para identificar la presencia
de un planeta.
"Desafortunadamente, el segundo de los
tres tránsitos ocurridos en el lapso de observación de TESS aconteció
cerca de su punto más próximo a la Tierra. En ese momento, TESS no
observaba porque estuvo ocupada transmitiendo todos los datos
almacenados", dijo Diana Dragomir, coautora y profesora asistente de
investigación de la Universidad de Nuevo México en Albuquerque. "Para
llenar el vacío, se concedió a nuestro equipo tiempo de observación con
Spitzer, que registró dos tránsitos adicionales en 2019 y nos permitió
confirmar el período orbital de AU Mic b”.
Spitzer fue un observatorio infrarrojo
multipropósito que funcionó desde el 2003 hasta su retirada de servicio
el pasado 30 de Enero de 2020. La misión demostró ser especialmente
hábil en detectar y estudiar exoplanetas alrededor de estrellas frías.
Spitzer envió observaciones de AU Mic durante su último año.
Debido a que la cantidad de luz
bloqueada por un tránsito depende del tamaño del planeta y la distancia
orbital, los tránsitos registrados por TESS y Spitzer proporcionaron una
medida directa del tamaño de AU Mic b. El análisis de estas mediciones
muestra que el planeta es 8% más grande que Neptuno.
El satélite TESS y el recién retirado Telescopio Espacial Spitzer de la
NASA han encontrado un joven planeta del tamaño de Neptuno orbitando AU
Microscopii, una estrella tipo M cercana que está rodeada por un vasto
disco de desechos. Image Credit: GSFC/NASA
Las observaciones realizadas con
instrumentos en telescopios terrestres proporcionan el límite máximo
para la masa de un planeta. A medida que un planeta recorre su órbita,
su gravedad estira a la estrella anfitriona, que en respuesta se mueve
ligeramente. Los sensibles instrumentos de los grandes telescopios
pueden detectar la velocidad radial de la estrella, así como su
movimiento de ida y vuelta a lo largo de nuestra línea de visión.
Combinando observaciones del Observatorio W. M. Keck y del Telescopio
Infrarrojo de la NASA en Hawai y del Observatorio Europeo Austral en
Chile, el equipo concluyó que AU Mic b tiene una masa menor que 58
Tierras.
Este descubrimiento demostró la
capacidad de TESS para proporcionar nueva información sobre estrellas
bien estudiadas como AU Mic, donde más planetas pueden estar aguardando
ser descubiertos.
"Hay un posible evento de tránsito
adicional en los datos de TESS, y es de esperar que TESS vuelva a
visitar AU Mic a finales de este año en su misión ampliada", dijo
Plavchan. "Seguimos monitoreando la estrella con mediciones precisas de
velocidad radial, por lo que recomendamos mantenerse atentos”.
Durante décadas, AU Mic intrigó a los
astrónomos como un posible hogar para planetas gracias a su proximidad,
juventud y su claro disco de desechos. Ahora que TESS y Spitzer hallaron
uno, la historia cierra ese capítulo. AU Mic es un sistema referente,
un laboratorio cercano para comprender la formación y evolución de
estrellas y planetas que será estudiado durante décadas.
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