Dos nuevos planetas rocosos descubiertos cerca del Sistema Solar

TESS ha vuelto a dar en el clavo. La nave espacial de caza de planetas de la NASA ha encontrado dos nuevas súper-Tierras que orbitan una estrella a solo 33 años luz de distancia. Estos son dos de los planetas rocosos más cercanos jamás encontrados.

El nombre de la estrella es HD 260655. Es una estrella enana M brillante, a veces llamada enana roja. Ambos planetas son súper-Tierras rocosas, y aunque la palabra “Tierra” es sugerente, es probable que ninguno de los dos albergue vida debido a sus temperaturas extremadamente altas. Pero los científicos todavía piensan que son dignos de más observaciones.

Un nuevo artículo titulado “El sistema HD 260655: dos mundos rocosos que transitan por una enana M brillante a 10 PC” anunció el descubrimiento. El autor principal es Rafael Luque del Instituto de Astrofísica de Andalucía, España, y la Universidad de Chicago. La revista Astronomy and Astrophysics publicará el artículo, pero actualmente está disponible en línea en el sitio de preimpresión arxiv.org.

HD 260655b es la más cercana a la estrella con un período orbital de 2,7 días. Su radio es 1,2 radios terrestres y su masa es 2,14 masas terrestres.

HD 260655c tiene un período orbital de 5,7 días. Su radio es 1,5 radios terrestres y su masa es 3,09 masas terrestres.

Es casi seguro que sus temperaturas son demasiado altas para sustentar vida alguna. La temperatura del planeta b es de aproximadamente 435 Celsius (816 Fahrenheit), y la temperatura del planeta c es de aproximadamente 284 Celsius (543 Fahrenheit). Esas estimaciones de temperatura dependen de las atmósferas que puedan tener los planetas.

Sus atmósferas potenciales son parte de lo que hace que estos planetas sean interesantes.

“El sistema HD 260655 presenta una oportunidad única para los estudios de planetología comparativa de mundos rocosos”.

De “El sistema HD 260655: dos mundos rocosos que transitan por una enana M brillante en 10 PC”.

Cuando el telescopio espacial James Webb comience sus operaciones científicas (pronto, gente, pronto), tendrá la capacidad de examinar las atmósferas de exoplanetas como estos. Los resultados nos mostrarán cómo pueden ser los diferentes planetas rocosos entre sí y proporcionarán pistas sobre cómo se forman los planetas rocosos.

La oportunidad de estudiar dos planetas rocosos en el mismo sistema es demasiado buena para dejarla pasar.

“Los sistemas multiplanetarios ofrecen una oportunidad única para la caracterización a través de la planetología comparativa, como
se han formado dentro del mismo disco protoplanetario”, escriben los autores. Y dado que la estrella anfitriona es tan pequeña, solo alrededor de 0,4 masas solares, las supertierras ejercen una mayor influencia sobre ella. Esto facilita la medición de las masas y densidades de los planetas.

La estrella es una enana roja y es mucho más tenue que una estrella como nuestro Sol. Pero para su tipo, HD 260655 es bastante brillante. “Se encuentra entre las enanas M de tipo temprano más brillantes del cielo, con una magnitud aparente en la banda J de 6,7 de magnitud”, escriben los autores. La banda J está en el infrarrojo cercano, parte del espectro electromagnético que James Webb está diseñado para observar.

Y a solo 33 años luz de distancia, el JWST tiene fácilmente el poder de examinar espectroscópicamente las atmósferas de los planetas. El espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) del telescopio puede realizar tres tipos de observaciones espectroscópicas en el NIR. Puede obtener los espectros de más de 100 objetivos simultáneamente en uno de sus modos. Combinado con sus otros instrumentos y modos, ninguna atmósfera de exoplaneta estará a salvo. Ciertamente ninguno a esta distancia de todos modos.

Pero las decisiones sobre qué planetas son adecuados para la caracterización atmosférica por parte del JWST se reducen a métricas específicas. Los autores calcularon dos valores para estos exoplanetas rocosos y los compararon con sus pares en el Archivo de Exoplanetas de la NASA. Los valores son la métrica de espectroscopia de transmisión (TSM) y la métrica de espectroscopia de emisión (ESM). Ambos planetas se encuentran en el cuartil superior de objetivos deseables para la espectroscopia JWST. HD 260655 b se encuentra entre los 10 mejores planetas terrestres para la caracterización atmosférica. (Tenga en cuenta que en esta métrica, el planeta interior (HD 260655 b) se considera un planeta terrestre y el planeta exterior (HD 260655 c) se considera una súper Tierra/sub-Neptuno).

Esta figura del estudio muestra la Métrica de Espectroscopía de Transmisión (TSM) para ambas súper-Tierras rocosas en comparación con sus pares en el Archivo de Exoplanetas de la NASA.  Estos números colocan a ambos objetivos en los cuartiles superiores de sus respectivas categorías, lo que los convierte en excelentes candidatos para la espectroscopia de seguimiento con el JWST.  Crédito de la imagen: Luque et al.  2022.
Esta figura del estudio muestra la Métrica de Espectroscopía de Transmisión (TSM) para ambas súper-Tierras rocosas en comparación con sus pares en el Archivo de Exoplanetas de la NASA. Estos números colocan a ambos objetivos en los cuartiles superiores de sus respectivas categorías, lo que los convierte en excelentes candidatos para la espectroscopia de seguimiento con el JWST. Crédito de la imagen: Luque et al. 2022.

Por estas razones, el equipo detrás de este descubrimiento dice que el par de súper-Tierras se encuentran entre los 10 principales candidatos a exoplanetas terrestres para la caracterización atmosférica. No hay certeza de que los planetas tengan atmósferas, pero hay alguna razón para creer que las tienen. Porque a pesar de que fueron descubiertos con TESS, que detecta tránsitos de exoplanetas, el equipo usó datos de otras instalaciones terrestres para aprender tanto como fuera posible.

El equipo midió la oscilación exhibida por la estrella cuando los planetas en órbita tiraban de ella. Esas medidas revelan las masas de los planetas. Al combinar sus masas con sus tamaños, los investigadores encontraron sus densidades. Eso llevó a la conclusión de que son planetas rocosos. También significa que si los planetas tienen atmósferas, es probable que no sean atmósferas de hidrógeno extendidas.

Esta figura del estudio muestra HD 260655 b y c en el contexto de otros exoplanetas en tránsito con masas conocidas.  Los planetas que orbitan alrededor de enanas rojas se muestran en naranja y los demás se muestran en gris.  También muestra modelos teóricos para sus composiciones internas.  Crédito de la imagen: Luque et al.  2022.
Esta figura del estudio muestra HD 260655 b y c en el contexto de otros exoplanetas en tránsito con masas conocidas. Los planetas que orbitan enanas rojas se muestran en naranja, mientras que otros están en gris. También muestra modelos teóricos para sus composiciones internas. Crédito de la imagen: Luque et al. 2022.

El equipo supuso que el planeta interior, HD 260655 b, tiene una composición de densidad aparente en perfecto acuerdo con la de la Tierra. Pero el planeta c es diferente. “HD 260655 c es más consistente con una composición interna sin hierro y completamente hecha de silicatos si se supone que está libre de volátiles”, afirma el documento. El equipo dice que la diferencia de densidad entre los planetas se debe a diferentes concentraciones de volátiles o a incertidumbres observacionales.

Otro hecho interesante sobre estos planetas se refiere a lo que los científicos de exoplanetas llaman la brecha del radio del planeta pequeño. Es una “…escasez observada de planetas con radios entre 1,5 y 2 veces el radio de la Tierra”, como lo define Wikipedia. Los científicos creen que la brecha podría deberse a la fotoevaporación. Diferentes investigadores han definido la brecha de manera diferente en términos de radios de planetas, pero ambos planetas en el sistema tienen menos de 1,5 radios terrestres. Esto sugiere que ambos mundos han perdido sus atmósferas, lo que se espera para planetas tan cerca de sus estrellas.

Las dos líneas grises representan la pequeña brecha del radio del planeta según lo definido por diferentes investigadores.  Tanto HD 260655 b como c están en la brecha, lo que significa que es probable que la estrella les haya quitado sus atmósferas.  Crédito de la imagen: Luque et al.  2022.
Las dos líneas grises representan la pequeña brecha del radio del planeta según lo definido por diferentes investigadores. Tanto HD 260655 b como c están en la brecha, lo que significa que es probable que la estrella les haya quitado sus atmósferas. Crédito de la imagen: Luque et al. 2022.

Este artículo muestra que la atmósfera del planeta c, si la tenía, era probablemente una atmósfera de hidrógeno/helio que fue eliminada. Pero si están equivocados acerca de la composición, y es más como la de la Tierra, entonces puede haberse aferrado a una atmósfera dominada por el agua.

El planeta b es diferente. Dado que está mucho más cerca de su estrella, es poco probable que tenga mucha atmósfera. En ambos casos, si los planetas tienen atmósferas, es muy poco probable que tengan atmósferas extendidas de hidrógeno.

Estos planetas no son objetivos en la búsqueda de vida. Están demasiado calientes. Pero son objetivos científicamente deseables en otros sentidos. “El sistema HD 260655 presenta una oportunidad única para los estudios de planetología comparativa de mundos rocosos”, escriben los autores. Como se señaló anteriormente, ambos son objetivos principales para la espectroscopia de seguimiento con el JWST. “Estas observaciones de seguimiento mejorarán nuestro conocimiento sobre la historia de formación y evolución del sistema”, escriben los autores. Esas observaciones podrían “… abrir una nueva vía de observación para estudiar los campos magnéticos de las estrellas de baja masa y su huella en los sistemas planetarios”.

La concepción de un artista de un evento de superllamarada, en una estrella enana.  Crédito de la imagen: Mark Garlick/Universidad de Warwick
Concepción artística de un evento de superllamarada en una estrella enana. Crédito de la imagen: Mark Garlick/Universidad de Warwick

La evidencia de HARPS (Buscador de planetas de velocidad radial de alta precisión) muestra que el 40% de las enanas rojas albergan planetas similares a la Tierra en sus zonas habitables. El problema es que las enanas rojas pueden estallar violentamente, volviendo inhabitable su zona habitable, o eso creemos. Pero simplemente no tenemos una imagen completa.

Entonces, si bien estos dos planetas son demasiado calientes para el agua superficial y la vida, los astrónomos pueden usarlos para aprender más sobre todos esos otros planetas que orbitan todas esas otras enanas rojas.

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