Un equipo europeo de astrónomos [1] descubrió el planeta más ligero conocido que orbita una estrella que no es el sol (un "exoplaneta").
El nuevo exoplaneta orbita la estrella brillante mu Arae ubicada en la constelación del Altar sur. Es el segundo planeta descubierto alrededor de esta estrella y completa una revolución completa en 9.5 días.
Con una masa de solo 14 veces la masa de la Tierra, el nuevo planeta se encuentra en el umbral de los planetas rocosos más grandes posibles, lo que lo convierte en un posible objeto súper parecido a la Tierra. Urano, el más pequeño de los planetas gigantes del Sistema Solar tiene una masa similar. Sin embargo, Urano y el nuevo exoplaneta difieren tanto en su distancia de la estrella anfitriona que es probable que su formación y estructura sean muy diferentes.
Este descubrimiento fue posible gracias a la precisión sin precedentes del espectrógrafo HARPS en el telescopio de 3,6 m de ESO en La Silla, que permite medir velocidades radiales con una precisión mejor que 1 m / s. Es otra demostración clara del liderazgo europeo en el campo de la investigación de exoplanetas.
Una máquina de caza de planetas única
Desde la primera detección en 1995 de un planeta alrededor de la estrella 51 Peg por Michel Mayor y Didier Queloz del Observatorio de Ginebra (Suiza), los astrónomos han aprendido que nuestro Sistema Solar no es único, ya que se descubrieron más de 120 planetas gigantes en órbita alrededor de otras estrellas. principalmente por encuestas de velocidad radial (ver ESO PR 13/00, ESO PR 07/01 y ESO PR 03/03).
Este método de observación fundamental se basa en la detección de variaciones en la velocidad de la estrella central, debido a la dirección cambiante de la atracción gravitacional desde un exoplaneta (invisible) a medida que orbita alrededor de la estrella. La evaluación de las variaciones de velocidad medidas permite deducir la órbita del planeta, en particular el período y la distancia desde la estrella, así como una masa mínima [2].
La búsqueda continua de exoplanetas requiere una mejor y mejor instrumentación. En este contexto, ESO asumió el liderazgo con el nuevo espectrógrafo HARPS (buscador de planetas de alta velocidad radial) del telescopio de 3.6 m en el Observatorio ESO La Silla (ver ESO PR 06/03). Ofrecido en octubre de 2003 a la comunidad de investigación en los países miembros de ESO, este instrumento único está optimizado para detectar planetas en órbita alrededor de otras estrellas ("exoplanetas") por medio de mediciones precisas (radiales) de velocidad con una precisión inigualable de 1 metro por segundo .
HARPS fue construido por un Consorcio Europeo [3] en colaboración con ESO. Ya desde el comienzo de su operación, ha demostrado su muy alta eficiencia. En comparación con CORALIE, otro conocido espectrógrafo optimizado para la búsqueda de planetas instalado en el telescopio Swiss-Euler de 1,2 m en La Silla (cf ESO PR 18/98, 12/99, 13/00), los tiempos de observación típicos se han reducido en un factor cien y la precisión de las mediciones se ha incrementado en un factor diez.
Estas mejoras han abierto nuevas perspectivas en la búsqueda de planetas extrasolares y han establecido nuevos estándares en términos de precisión instrumental.
El sistema planetario alrededor de mu Arae
La estrella mu Arae está a unos 50 años luz de distancia. Esta estrella similar al sol se encuentra en la constelación del sur Ara (el Altar) y es lo suficientemente brillante (5ta magnitud) para ser observada a simple vista.
Mu Arae ya era conocido por albergar un planeta del tamaño de Júpiter con un período orbital de 650 días. Observaciones anteriores también insinuaron la presencia de otro compañero (un planeta o una estrella) mucho más lejos.
Las nuevas mediciones obtenidas por los astrónomos sobre este objeto, combinadas con datos de otros equipos confirman esta imagen. Pero como dice François Bouchy, miembro del equipo: “Las nuevas mediciones de HARPS no solo confirmaron lo que creíamos saber sobre esta estrella, sino que también mostraron que estaba presente un planeta adicional en órbita corta. Y este nuevo planeta parece ser el más pequeño descubierto hasta ahora alrededor de una estrella que no sea el sol. Esto hace de Mu Arae un sistema planetario muy emocionante.
Durante 8 noches en junio de 2004, se observó repetidamente mu Arae y HARPS midió su velocidad radial para obtener información sobre el interior de la estrella. Esta técnica llamada astero-sismología (ver ESO PR 15/01) estudia las pequeñas ondas acústicas que hacen que la superficie de la estrella pulse periódicamente hacia adentro y hacia afuera. Al conocer la estructura interna de la estrella, los astrónomos intentaron comprender el origen de la inusual cantidad de elementos pesados observados en su atmósfera estelar. Esta composición química inusual podría proporcionar información única a la historia de la formación del planeta.
Dice Nuno Santos, otro miembro del equipo: "Para nuestra sorpresa, el análisis de las nuevas mediciones reveló una variación de la velocidad radial con un período de 9,5 días por encima de la señal de oscilación acústica".
Este descubrimiento ha sido posible gracias a la gran cantidad de mediciones obtenidas durante la campaña de astero-seimología.
A partir de esta fecha, la estrella, que también formaba parte del programa de encuestas del consorcio HARPS, fue monitoreada regularmente con una estrategia de observación cuidadosa para reducir el "ruido sísmico" de la estrella.
Estos nuevos datos confirmaron tanto la amplitud como la periodicidad de las variaciones de velocidad radial encontradas durante las 8 noches de junio. Los astrónomos solo tuvieron una explicación convincente para esta señal periódica: un segundo planeta orbita a Mu Arae y logra una revolución completa en 9.5 días.
Pero esta no fue la única sorpresa: a partir de la amplitud de la velocidad radial, que es el tamaño del bamboleo inducido por la atracción gravitacional del planeta sobre la estrella, los astrónomos obtuvieron una masa para el planeta de solo 14 veces la masa de la Tierra ! Se trata de la masa de Urano, el más pequeño de los planetas gigantes del sistema solar.
El exoplaneta recientemente encontrado establece un nuevo récord en el planeta más pequeño descubierto alrededor de una estrella de tipo solar.
En el límite
La masa de este planeta lo coloca en el límite entre los grandes planetas similares a la Tierra (rocosos) y los planetas gigantes.
Como los modelos actuales de formación planetaria aún están lejos de ser capaces de explicar toda la asombrosa diversidad observada entre los planetas extrasolares descubiertos, los astrónomos solo pueden especular sobre la verdadera naturaleza del objeto presente. En el paradigma actual de formación de planetas gigantes, un núcleo se forma primero a través de la acumulación de "planetesimales" sólidos. Una vez que este núcleo alcanza una masa crítica, el gas se acumula de manera “desbocada” y la masa del planeta aumenta rápidamente. En el presente caso, es poco probable que esta fase posterior haya sucedido porque de lo contrario el planeta se habría vuelto mucho más masivo. Además, los modelos recientes que han demostrado que la migración acorta el tiempo de formación, es poco probable que el presente objeto haya migrado a grandes distancias y permanezca con una masa tan pequeña.
Por lo tanto, es probable que este objeto sea un planeta con un núcleo rocoso (no helado) rodeado por una pequeña envoltura gaseosa (del orden de una décima parte de la masa total) y, por lo tanto, calificaría como una "super-Tierra".
Perspectivas adicionales
El consorcio HARPS, dirigido por Michel Mayor (Observatorio de Ginebra, Suiza), recibió 100 noches de observación por año durante un período de 5 años en el telescopio de 3,6 m de ESO para realizar una de las búsquedas sistemáticas más ambiciosas de exoplanetas implementadas hasta ahora. en todo el mundo. Con este objetivo, el consorcio mide repetidamente las velocidades de cientos de estrellas que pueden albergar sistemas planetarios.
La detección de este nuevo planeta ligero después de menos de 1 año de operación demuestra el potencial sobresaliente de HARPS para detectar planetas rocosos en órbitas cortas. Un análisis más detallado muestra que los rendimientos logrados con HARPS hacen posible la detección de grandes planetas "telúricos" con solo unas pocas veces la masa de la Tierra. Tal capacidad es una mejora importante en comparación con las encuestas de planetas anteriores. La detección de tales objetos rocosos fortalece el interés de futuras detecciones de tránsito desde el espacio con misiones como COROT, Eddington y KEPLER que podrán medir su radio.
Más información
La investigación descrita en este comunicado de prensa se ha enviado para su publicación a la revista astrofísica líder "Astronomía y Astrofísica". Una preimpresión está disponible como un archivo postscript en http://www.oal.ul.pt/~nuno/.
Notas
[1]: El equipo está compuesto por Nuno Santos (Centro de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Lisboa, Portugal), François Bouchy y Jean-Pierre Sivan (Laboratorio de Astrofísica de Marsella, Francia), Michel Mayor, Francesco Pepe , Didier Queloz, St? Phane Udry, y Christophe Lovis (Observatoire de l'Universit? De Gen? Ve, Suiza), Sylvie Vauclair, Michael Bazot (Toulouse, Francia), Gaspare Lo Curto y Dominique Naef (ESO), Xavier Delfosse (LAOG, Grenoble, Francia), Willy Benz y Christoph Mordasini (Physikalisches Institut der Universit? T Bern, Suiza), y Jean-Louis Bertaux (Servicio de autonomía de Verrière-le-Buisson, París, Francia) .
[2] Una limitación fundamental del método de velocidad radial es la incógnita de la inclinación de la órbita planetaria que solo permite la determinación de un límite de masa inferior para el planeta. Sin embargo, las consideraciones estadísticas indican que en la mayoría de los casos, la masa verdadera no será mucho mayor que este valor. Las unidades de masa para los exoplanetas utilizados en este texto son 1 masa de Júpiter = 22 masas de Urano = 318 masas de tierra; 1 masa de Urano = 14.5 masas de tierra.
[3] HARPS ha sido diseñado y construido por un consorcio internacional de institutos de investigación, dirigido por el Observatoire de Genève (Suiza) e incluye el Observatoire de Haute-Provence (Francia), Physikalisches Institut der Universit? T Bern (Suiza), Service d'Aeronomie (CNRS, Francia), así como ESO La Silla y ESO Garching.
Fuente original: Comunicado de prensa de ESO
