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14.11.2018 (IEEC)

Nuestro vecindario estelar empieza a estar abarrotado – Se descubre un planeta orbitando el segundo sistema estelar más cercano a la Tierra




Mediciones de instrumentos de alta precisión revelan una supertierra fría alrededor de la estrella de Barnard



  • Un grupo internacional de astrónomos liderado por Ignasi Ribas, investigador del Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC) y el Instituto de Ciencias Espaciales (ICE), ha encontrado un planeta candidato en órbita alrededor de la estrella de Barnard.

  • La estrella de Barnard es la estrella solitaria más cercana al Sol y la segunda después del sistemas estelar triple de Alfa Centauri.

  • El equipo usó 18 años de observaciones que combinó con nuevos datos obtenidos con el cazador de planetas CARMENES, un espectrógrafo situado en Calar Alto (España), y otros instrumentos.

  • Los astrónomos han obtenido evidencia significativa de un planeta con una masa tres veces mayor que la de la Tierra que orbita la estrella enana roja cada 233 días. Estos datos sitúan a la supertierra cerca de la llamada “línea de hielo” de su estrella, por lo que probablemente sea un mundo helado.

  • Ésta es la primera vez que astrónomos encuentran este tipo de exoplanetas usando el método de la velocidad radial [1].

  • El descubrimiento será publicado en la revista Nature el 15 de noviembre del 2018.


A solo seis años luz de nosotros, la estrella de Barnard tiene un movimiento aparente más rápido que cualquier otra estrella en el cielo. Esta enana roja, más pequeña y antigua que nuestro Sol, es una de las enanas rojas menos activas conocidas y representa un objetivo ideal para buscar exoplanetas usando diversos métodos.


Desde 1997, varios instrumentos han estado recogiendo una gran cantidad de medidas del sutil movimiento hacia adelante y hacia atrás de esta estrella. Un análisis de los datos recogidos hasta el año 2015, incluyendo observaciones del HIRES/Keck y de los espectrómetros HARPS y UVES de ESO, sugirió que ese movimiento podría ser causado por un planeta con un período orbital de unos 230 días. Para confirmar dicha hipótesis, sin embargo, se consideró necesario obtener bastantes más medidas.


Con el propósito de confirmar la detección, los astrónomos observaron regularmente la estrella de Barnard con espectrómetros de alta precisión como el CARMENES (Observatorio de Calar Alto, en España), o los HARPS y HARPS-N en una colaboración internacional llamada Red Dots [2]. Esta técnica consiste en usar el efecto Doppler de la luz de la estrella [1] para medir cómo cambia la velocidad de un objeto con el tiempo.


“Para el análisis usamos observaciones de siete instrumentos diferentes, a lo largo de 20 años. El resultado de este esfuerzo es uno de los conjuntos de datos más grandes y exhaustivos jamás usado para estudios precisos de velocidad radial, acumulando en total más de 700 observaciones”, explica Ignasi Ribas.


Al combinar y analizar de nuevo todos los datos, volvió a aparecer claramente una señal con un período de 233 días. Esta señal implica que la estrella de Barnard se está acercando y alejando de nosotros a unos 1,2 metros por segundo (aproximadamente la velocidad a la que anda una persona), lo que se explica muy probablemente por la presencia de un planeta orbitándola.


“Después de un cuidadoso análisis, estamos seguros al 99% de que el planeta está ahí, pues es la explicación que mejor encaja con nuestros observaciones”, asegura Ignasi Ribas. “Sin embargo, debemos ser prudentes y recoger más datos para poder estar seguros, porque las variaciones naturales del brillo de la estrella debidas a las manchas estelares o a ciclos de actividad podrían producir efectos similares a los detectados”. Nuevas observaciones están llevándose a cabo desde diferentes observatorios.


El candidato a planeta, llamado Estrella de Barnard b (Barnand’s Star b o bién “GJ 699 b” si se usa su nombre de catálogo), es una supertierra con una masa mínima de unas 3,2 veces la terrestre. Completa una órbita alrededor de su estrella cada 233 días y está situada en una zona denominada línea de hielo (o ice-line), la distancia de la estrella a partir de la qual el agua estaría congelada, incluso en el vacío del espacio. Si el planeta careciera de atmósfera, su temperatura podría llegar a ser de -150°, lo cual haría muy improbable que pudiera tener agua líquida en su superficie. Sin embargo, sus características lo convierten en un excelente objetivo para ser visualizado usando la próxima generación de instrumentos como el telescopio WFIRST de la NASA [3], y podría ser detectable con observaciones que ya están siendo obtenidas gracias a la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA [4]).


Hasta el momento, no se habían descubierto exoplanetas así de pequeños y lejanos de su estrella usando la técnica Doppler [1]. Esto se ha logrado ahora gracias a las mejoras en la instrumentación, métodos de análisis y campañas optimizadas a la búsqueda de este tipo de exoplanetas. Con la próxima generación de instrumentos, estas posibilidades solo pueden mejorar.


“Todos hemos trabajado muy duro para obtener este resultado”, dice Guillem Anglada-Escudé, investigador de la Queen Mary University of London y co-líder del estudio. “Esta colaboración ha sido organizada dentro del contexto del proyecto RedDots, que ha permitido usar e incorporar mediciones de instrumentos obtenidos por todo el mundo, incluyendo astrónomos semi-profesionales coordinados por AAVSO”.


Cristina Rodríguez-López, investigadora del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA, CSIC), coautora del artículo y coordinadora de las campañas de seguimiento fotométrico, habla sobre la importancia de este hallazgo. “Este descubrimiento supone un avance significativo en la búsqueda de exoplanetas alrededor de nuestros vecinos estelares, con la esperanza de, finalmente, encontrar uno que tenga las condiciones adecuadas para albergar vida”.


Video infográfico con descripciones de la estrella y el nuevo planeta planeta detectado, así como algunas comparaciones con el Sistema Solar. Todas las imágenes de estrellas y planetas son representaciones artísticas.






Producido por IEEC/Science-Wave. Créditos completos incluidos al final del video.

Commons with Attribution, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/




Enlace para descargar el artículo científico aquí.




Notas


[1] En el método de las velocidad radial se utilizan espectrómetros de precisión para medir el efecto Doppler. Cuando un objeto se aleja de nosotros, la luz que observamos se vuelve ligeramente menos energética y, por tanto, más roja. Por el contrario, la luz se vuelve un poco más enérgica y más azul cuando la estrella se nos acerca.


[2] RedDots es un esfuerzo colaborativo de observación dedicado a la búsqueda de planetas terrestres que se encuentren en órbitas cálidas alrededor de las estrellas enanas rojas más cercanas al Sol.


[3] WFIRST es una futura misión de la NASA que se dedicará a responder preguntas cosmológicas y también permitirá la detección de exoplanetas cercanos mediante visualización directa.


[4] Gaia es una misión espacial de astrometría de la Agencia Espacial Europea (ESA) que actualmente mide posiciones y movimientos precisos de objetos estelares.




Observatorios e Instrumentos


CARMENES (espectrógrafo échelle de alta resolución para la búsqueda de exoplanetas terrestres alrededor de enanas tipo M a través del infrarrojo cercano y el visible) es un espectrógrafo óptico y de infrarrojo cercana de alta resolución, construido en colaboración por varias instituciones de investigación españolas y alemanas, y operado por El observatorio de Calar Alto (España).


El Observatorio Europeo Austral (ESO) opera dos instrumentos utilizados en esta investigación: HARPS y UVES. HARPS (buscador de planetas por velocidad radial de alta precisión) se dedica al descubrimiento de exoplanetas en el telescopio de 3,6 metros de ESO (La Silla, Chile). UVES (espectrógrafo échelle ultravioleta y visual) es un espectrógrafo óptico de alta resolución que se encuentra en el Very Large Telescope de ESO (Paranal, Chile).


HIRES (espectrómetro échelle de alta resolución) es un espectrógrafo de alta resolución que se encuentra en el observatorio W. M. Keck (Mauna Kea, Hawaii).


PFS (espectrógrafo buscador de planetas) es un espectrómetro de precisión y alta resolución que se encuentra en el telescopio de 6,5 metros Magellan (observatorio Las Campanas, Chile).


APF (buscador de planetas automatizado) es un telescopio de 2,4 metros con un espectrómetro de precisión y alta resolución hecho a medida para el cálculo de velocidades radiales de precisión en el observatorio Lick (California, EEUU).


HARPS-North (o HARPS-N) es una réplica del HARPS de ESO instalado en el Telescopio Nazionale Galileo/Italia (La Palma, España).


Varios observatorios contribuyeron a las actividades de seguimiento a través del proyecto RedDots, incluidos observadores de la AAVSO (asociación americana de observadores de estrellas variables). La AAVSO es una asociación formada por astrónomos aficionados que recopilan, evalúan, analizan, publican y archivan observaciones de estrellas variables. Estas observaciones se presentarán con más detalle en una próxima publicación.




Enlaces


- IEEC


- RedDots


Más información


Esta investigación se presenta en un artículo titulado “A super-Earth planet candidate orbiting at the snow-line of Barnard’s star”, de I. Ribas et al., que aparecerá en la revista Nature el 15 de noviembre de 2018.


El IEEC (Institut d’Estudis Espacials de Catalunya) es un instituto de investigación dedicado al estudio de todas las áreas del espacio y las ciencias espaciales, incluida la astrofísica, la cosmología, las ciencias planetarias, la observación de la Tierra y la ingeniería espacial; y está integrado en la red CERCA (Centres de Recerca de Catalunya). Su misión es la promoción y coordinación de la investigación espacial y el desarrollo tecnológico en Cataluña, en beneficio de la sociedad en general. El IEEC está integrado por cuatro unidades: el Instituto de Ciencias del Cosmos (ICCUB – Universitat de Barcelona), el Centro de Estudios e Investigación del Espacio (CERES – Universitat Autonòma de Barcelona), el Grupo de Investigación en Ciencias y Tecnologías del Espacio (CTE – Universitat Politècnica de Catalunya) y el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE – Consejo Superior de Investigaciones Científicas). El IEEC es un centro de investigación internacional altamente calificado, que produce una gran cantidad de publicaciones de alto impacto y lidera proyectos clave de nivel mundial. La división de ingeniería de IEEC también desarrolla instrumentación para múltiples proyectos terrestres y espaciales, y tiene una amplia experiencia en el trabajo con la industria aeroespacial y tecnológica en los sectores público y privado.




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Instituto de Ciencias del Espacio (ICE, CSIC)

E-mail: iribas@ice.cat