14 de febrero de 2011
El Telescopio espacial de la NASA Kepler ha descubierto seis nuevos planetas alrededor de una estrella similar al Sol, unos extraños mundos que los astrónomos han denominado mini Neptunos.
Cinco de los nuevos planetas están más cerca de su estrella madre de lo que Mercurio está del Sol. El sexto mundo está todavía más alejado, en una región que caería dentro de la órbita de Venus.
“Este es el sistema planetario más compacto que se conoce” afirmó el coautor del studio Jonathan Fortney, astrónomo del Observatorio Lick en la Universidad de California, Santa Cruz.
Los planetas son relativamente pequeños y tienen aproximadamente de 2 a 4,5 veces el radio de la tierra pero también son sorprendentemente ligeros lo que indica que están hechos en su mayoría de gases. Basándose en sus densidades, cuatro de los planetas parecen tener atmósferas gruesas de hidrógeno y helio.
Los dos planetas más cercanos a la estrella tienen densidades mayores lo que sugiere que estos organismos tienen una atmósfera hecha en su mayoría de agua con una fina piel de hidrógeno y helio.
Encontrar tantos planetas alrededor de la misma estrella y ser capaz de calcular sus propiedades es una gran ayuda científica, afirmó Fortney. Como los paleontólogos estudian especies de dinosaurio relacionadas, los astrónomos pueden mirar numerosos mundos que nacieron juntos para obtener una comprensión de las transformaciones planetarias.
“Podemos hacer ciencia comparativa y ... podemos pensar sobre cómo la evolución de los planetas ha variado durante el tiempo”, afirmó.
Se encuentran nuevos planetas mediante el baile orbital
El telescopio espacial Kepler fue diseñado para buscar planetas del tamaño de la Tierra que transitan o pasan frente a sus estrellas madre tal y como se ven desde la Tierra.
“Nuestros objetivos son básicamente 100.000 a 150.000 estrellas cerca de la constelación Cygnus,” afirmó Fortney, que es miembro del equipo científico Kepler. “Kepler simplemente mira al trozo de cielo imperturbable durante cuatro años”.
Con suficiente tiempo, los astrónomos pueden obtener bajadas periódicas de la luz procedente de las estrellas cuando pasan los planetas. (Averigüe como puede ayudar a cazar planetas utilizando Kepler.)
Fortney y sus colegas han encontrado seis debilitamientos de la luz procedente de una estrella llamada Kepler-11, aproximadamente a 2.000 años luz de distancia. La estrella es de casi del mismo tamaño, temperatura y brillo que nuestro Sol. “En gran medida es como un gemelo solar”, explicó Fortney.
A esa distancia, sin embargo, la estrella es muy débil lo que hace que para los astrónomos sean muy difícil utilizar otras técnicas para cazar planetas para verificar el hallazgo. En su lugar, el equipo Kepler confirmó los descubrimientos utilizando un método llamado variaciones en el tiempo de tránsito o VTT.
“Piense en un planeta que transita”, afirmó Fortney. “Si su periodo orbital es de diez días, cada diez días pasará por delante de la estrella madre. Pero si transitan múltiples planetas, se afectan los unos a los otros [a través de la gravedad]. Un planeta puede transitar tarde o temprano”.
Cálculos similares de los planetas que afectan al tiempo orbital de los otros es lo que permitió a los astrónomos alemanes y franceses encontrar Neptuno en 1846.
El planeta más exterior de nuestro sistema solar, Neptuno apenas era visible para los telescopios de la época y aquellos que podían verlo pensaban que era una estrella. Sin embargo, los astrónomos sabían que Urano no orbitaba como debería basándose en las leyes físicas del movimiento.
La extraña órbita de Urano llevó al matemático Urbain Joseph Le Verrier a predecir la posición y la masa de Neptuno para explicar las discrepancias.
En el caso de la estrella Kepler-11, la coreografía movida por la gravedad de los debilitamientos en la luz de la estrella es seguramente el producto de múltiples planetas, según concluyó el equipo. Otros estudios, detallados esta semana en la revista Nature permitieron a los astrónomos calcular con bastante exactitud las masas, las posiciones, los tamaños y las densidades de cinco de los nuevos mundos.
El sexto planeta está lo suficientemente lejos de sus hermanos para no afectar a su danza orbital. En su lugar, los astrónomos tuvieron que realizar una serie de cálculos para asegurarse de que el planeta existe. Aunque el equipo tiene confianza en que así es, no fueron capaces de extraer tantos datos sobre el mundo periférico.
“Sabemos que el radio es unas 3,6 veces el de la Tierra”, afirmó Fortney, “y es probable que sea menos de 30 veces la masa de la Tierra”.
¿La “Súper Tierra” está entre los nuevos planetas?
El nuevo sexteto planetario es considerablemente similar a un conjunto unido de mundos alrededor de una estrella como el sol HD 10180 que fue anunciado el pasado otoño. La estrella se encuentra a solo 127 años luz de la Tierra.
Un equipo de científicos con base en Europa encontró cinco mundos parecidos a Neptuno cerca de la estrella y un sexto planeta más grande algo más alejado.
También vio una señal tenue de un mundo mucho más pequeño muy cercano a la estrella que puede ser una “súper Tierra”, un planeta rocoso mucho más grande que el nuestro.
Una diferencia clave entre los dos nuevos sistemas encontrados es que “el “compactamiento” es mucho más pronunciado en el nuevo sistema Kepler”, afirmó en un correo electrónico el Director del estudio sobre HD 10180 Christophe Lovis, astrónomo del Observatorio de Ginebra en Suiza.
“A primera vista me sorprendió que dicho sistema pudiera ser dinámicamente estable a largo plazo”, afirmó. “Las masas planetarias en el sistema Kepler son menores que en HD 10180 ... lo que probablemente facilita esta configuración aún más compacta”.
Lovis y sus colegas habían encontrado planetas alrededor de HD 10180 utilizando el Buscador Planetario por Velocidad Radial de Alta Precisión, o HARPS, un instrumento situado en Chile. El método de la velocidad radial mide los temblores en la luz estelar causados por la atracción gravitacional de los cuerpos en órbita.
“El hecho de que HARPS y Kepler, utilizando técnicas diferentes, encuentren cosas similares es tranquilizador en sí mismo y demuestra lo complementarios que pueden ser dichos enfoques”.
Lovis observa, sin embargo, que él preferiría confirmar las propiedades planetarias del sistema Kepler-11 mediante otras técnicas.
“En este caso en particular, las velocidades radiales serían de ayuda para medir las masas, probablemente de manera más precisa de lo que es viable con VTT”, afirmó. El problema es que la estrella Kepler-11 “es casi demasiado tenue para un seguimiento preciso de la velocidad radial y requeriría mucho tiempo de telescopio.
“Éste será el principal contraste entre el estudio Kepler y un estudio normal de velocidad radial como el HARPS: Kepler parece estar a decenas de miles de estrellas distantes mientras que HARPS parece estar a unas pocas centenas de estrellas brillantes”.
¿Aún más planetas esperan a ser descubiertos?
Por ahora los astrónomos no están seguros de si el sistema Kepler-11 alberga algún mundo rocoso como la Tierra como el que rodea a HD 10180.
“Es posible que hayan planetas más pequeños que no hemos podido ver todavía”, afirmó Fortney, coautor del nuevo estudio Kepler.
“Con unos cuantos años más de datos, podría surgir alguno. Es posible que la VTT nos muestre que existe otro planeta en el sistema que no transita. ... "
Lo que revelan los datos existentes es que el grupo que orbita alrededor de Kepler-11 muy probablemente se formó de manera muy rápida.
“La forma en la que creemos que se formaron los gigantes de gas como Júpiter es que, en primer lugar, se formó un protonúcleo de hielo y rocas y es como unas diez veces su tamaño [el de la masa de la Tierra]. A través de su gravedad, el núcleo empuja tremendas cantidades de gases hacia arriba, especialmente hidrógeno”, afirmó Fortney.
En el disco de los materiales de la formación de los planetas, el gas hidrógeno libre dura solo cinco millones de años aproximadamente antes de que el viento estelar cargado de partículas que fluye desde la estrella madre lo haga desaparecer. Esto significa que los planetas gaseosos alrededor de Kepler-11 pueden haber crecido rápidamente para que estén llenos de hidrógeno.
El sistema Kepler-11 también es un buen caso de estudio para lo que sucede a los planteas de gas que se mueven cerca de sus estrellas. Basándonos en sus tamaños y dinámicas orbitales, los planetas Kepler se formaron lejos de la estrella y luego se movieron hacia dentro según cree el equipo.
Los dos mini Neptunos que están más cerca de la estrella pueden haber tenido atmósferas de hidrógeno-helio más gruesas como sus hermanos pero conforme los dos mundos más cercanos se acurrucaban cerca de la estrella, su poderosa radiación comenzó a quitar las capas más exteriores.
Observar las diferencias entre los dos conjuntos de planetas puede ayudar a los astrónomos a entender exactamente cómo dichos mundos pierden masa con el transcurso del tiempo.
“A largo plazo, creo que vamos a encontrar que los sistemas multiplanetarios son comunes”, añadió Fortney. “Con tránsitos limitados a ver los extremos de los planetas, siempre vamos a estar encontrando el número mínimo de planetas, un sistema podría tener una alineación de forma que midamos tres planetas cuando en realidad hay cinco.”
Pero sobre todo, afirmó, “cuando ves un planeta, probablemente vas a encontrar otro”.
