Messier 67, cúmulo estelar abierto.

Primer planeta descubierto alrededor de gemelo solar en un cúmulo estelar.

Esta imagen de gran campo del cielo alrededor del longevo cúmulo estelar abierto Messier 67 fue creada a partir de imágenes que forman parte del Digitized Sky Survey 2. El cúmulo se aprecia como el conjunto abundante de estrellas en el centro de la imagen. Messier 67 contiene estrellas de una edad y composición química semejantes a nuestro Sol. Crédito: ESO/Digitized Sky Survey 2 agradeciminetos: Davide De Martin.

Una constante búsqueda de seis años con HARPS encuentra tres nuevos planetas en Messier 67.

Los astrónomos han usado el buscador de planetas HARPS de ESO situado en Chile, en conjunto con otros telescopios de alrededor del mundo, para descubrir tres planetas orbitando estrellas en el cúmulo Messier 67. A pesar de que actualmente se han detectado más de mil planetas fuera del Sistema Solar, sólo un puñado de ellos ha sido encontrado en cúmulos estelares. Notablemente, uno de estos nuevos exoplanetas está orbitando una estrella que es un gemelo solar muy poco común, una estrella que es casi idéntica al Sol en todos sus aspectos.

El espectrógrafo HARPS.

Ahora ya se sabe que los planetas que orbitan estrellas fuera del Sistema Solar son bastante comunes. Estos exoplanetas se han encontrado orbitando estrellas de una amplia gama de edades y composiciones químicas y están dispersos en los cielos.  Sin embargo, hasta ahora, muy pocos planetas han sido descubiertos dentro de cúmulos estelares [1]. Esto es particularmente extraño, ya que es sabido que las estrellas nacen en cúmulos. Los astrónomos se han preguntado si acaso existe algo peculiar acerca de la formación de planetas en cúmulos estelares que pudiera explicar esta curiosa escasez.

Anna Brucalassi (Instituto Max Planck para Física Extraterrestre, Garching, Alemania), autora principal del nuevo estudio, junto a su equipo, deseaban investigar más a fondo. “En el cúmulo estelar Messier 67, todas las estrellas tienen aproximadamente la misma edad y composición que el Sol. Esto proporciona un perfecto laboratorio para estudiar cuántos planetas se forman en un ambiente tan aglomerado, y si acaso se forman principalmente alrededor de estrellas más masivas o menos masivas”.

Telescopio de 3,6 metros del Observatorio de la Silla.

El equipo utilizó el instrumento buscador de planetas HARPS, del Telescopio de 3.6 metros de ESO, en el Observatorio La Silla. Estos resultados fueron complementados con observaciones desde varios otros observatorios alrededor del mundo [2]. Se monitorearon cuidadosamente 88 estrellas seleccionadas en Messier 67 [3] durante un periodo de seis años para observar los pequeñísimos movimientos indicadores de acercamiento y alejamiento desde la Tierra, que revelan la presencia de planetas orbitando.

Este cúmulo yace aproximadamente a 2.500 años luz, en  la constelación de Cáncer (El Cangrejo) y contiene alrededor de 500 estrellas. Muchas de las estrellas del cúmulo son más tenues que aquellas normalmente seleccionadas para la búsqueda de exoplanetas y, al intentar detectar las señales débiles de posibles planetas el instrumento HARPS fue exigido al límite.

Se descubrieron tres planetas: dos orbitando estrellas similares al Sol, y uno orbitando una estrella gigante roja, más masiva y evolucionada. Respecto a los dos primeros planetas, ambos tienen aproximadamente un tercio de la masa de Júpiter y orbitan sus estrellas anfitrionas en siete y cinco días respectivamente. El tercer planeta tarda 122 días en orbitar su estrella anfitriona y es más masivo que Júpiter [4].

Telescopio Suizo de 1,2 metros Leonhard Euler en el
Observatorio La Silla nombrado en honor al
 matemático suizo del mismo nombre (1707 - 1783).

Se comprobó que el primero de estos planetas se encontraba orbitando una estrella notable uno de los gemelos solares más idénticos detectados hasta la fecha y que es prácticamente idéntico al Sol [5]. Es el primer gemelo solar en un cúmulo que se haya descubierto conteniendo un planeta.

Dos de los tres planetas son “Júpiteres calientes” planetas comparables a Júpiter en tamaño, pero mucho más cercanos a sus estrellas anfitrionas y, por lo tanto, mucho más calientes. Los tres planetas están más cercanos a sus estrellas anfitrionas que la zona habitable, donde podría existir agua en estado líquido.

“Estos nuevos resultados demuestran que los planetas en cúmulos estelares abiertos son casi tan comunes como los que se encuentran alrededor de estrellas aisladas pero no son fácil detectarlos”, afirmó Luca Pasquini (ESO, Garching, Alemania), co-autor del nuevo artículo científico[6]. “Los nuevos resultados contrastan con trabajos anteriores que no lograron encontrar planetas en cúmulos, pero concuerdan con otras observaciones más recientes. Continuamos observando este cúmulo, para descubrir cómo las estrellas con y sin planetas difieren en masa y composición química”.

Notas.

[1] Los cúmulos estelares se presentan en dos categorías principales. Los cúmulos abiertos son grupos de estrellas que se han formado juntas a partir de una nube de gas y polvo única, en el pasado reciente. Se les encuentra con mayor frecuencia en los brazos espirales de una galaxia como la Vía Láctea. Por otra parte, los cúmulos globulares son conglomerados esféricos, mucho mayores, de estrellas mucho más longevas, que orbitan alrededor del centro de una galaxia. A pesar de búsquedas cuidadosas, no se han encontrado planetas en cúmulos globulares y, menos de seis, en cúmulos abiertos. En estos últimos dos años, se han encontrado exoplanetas en los cúmulos  NGC 6811 y Messier 44 y, más recientemente aún, se ha detectado uno, también, en el brillante y cercano cúmulo Hyades.

Localización de Messier 67 en la constelación de Cáncer en la fecha y hora señaladas
 desde la localización. Imagen realizada con el programa Stellarium.

[2] Esta investigación también hizo uso de observaciones realizadas con el instrumento SOPHIE del Observatorio de Haute-Provence, en Francia, como también con el Telescopio Suizo Leonhard Euler de 1.2 metros en el Observatorio La Silla de ESO en Chile y el Telescopio Hobby Eberly, ubicado en Texas, USA.

[3] La mayoría de los cúmulos abiertos se disipan, luego del transcurso de una decena de millones de años. Sin embargo, los cúmulos que se forman con una densidad de estrellas mayor, pueden mantenerse juntos por periodos más largos. Messier 67 es un ejemplo de tales cúmulos longevos y uno de los cúmulos más antiguos y mejor estudiados, cercanos a la Tierra.

[4] Las estimaciones de masa de planetas observados usando el método de velocidad radial son estimaciones de valor mínimo: si la órbita del planeta es altamente inclinada podría tener una masa mayor y crear los mismos efectos observados.

[5] Los gemelos solares, análogos solares y estrellas de tipo solar, son categorías de estrellas, clasificadas de acuerdo a su similitud con nuestro propio Sol. Los gemelos solares presentan un parecido mayor, ya que poseen masas, temperaturas y abundancias químicas muy similares al Sol. Los gemelos solares son muy escasos, pero las otras categorías de estrellas, donde la similitud es menos precisa, resultan mucho más corrientes.

[6] Esta tasa de detección de 3 planetas en una muestra de 88 estrellas en Messier 67, es cercana a la frecuencia promedio de planetas alrededor de estrellas que no pertenecen a cúmulos.

Información adicional.

Esta investigación se presentó en un artículo científico titulado “Tres compañeros planetarios alrededor de estrellas M67”, por A. Brucalassi et al., que será publicado en la revista Astronomy & Astrophysics, en línea.

Equipo de investigadores.

Los miembros del equipo de investigadores son: A. Brucalassi (Instituto Max-Planck para Física Extraterrestre, Garching, Alemania [MPE]; Sternwarte, Munich, Alemania), L. Pasquini (ESO, Garching, Alemania), R. Saglia (MPE; Sternwarte), M.T. Ruiz (Universidad de Chile, Santiago, Chile), P. Bonifacio (GEPI, Observatoire de Paris, CNRS, Univ. Paris Diderot, Francia), L. R. Bedin (INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Padova, Italy), K. Biazzo (INAF – Observatorio Astronómico de Catania, Catania, Italia), C. Melo (ESO, Santiago, Chile), C. Lovis (Observatorio de Ginebra, Suiza) y S. Randich (INAF – Observatorio Astrofísico de Arcetri, Florencia, Italia).

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental en Europa y el observatorio astronómico terrestre más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de  15 países: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Holanda, Italia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza. Lleva a cabo un ambicioso programa orientado al diseño, construcción y operación de potentes instalaciones terrestres para permitir que la astronomía desarrolle importantes descubrimientos científicos. ESO también cumple un rol principal en la difusión y organización de cooperación en la investigación astronómica. ESO opera tres sitios únicos de observación de calidad mundial en Chile: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio astronómico más potente del mundo en el rango visible de la luz y dos telescopios de rastreo. VISTA realiza sondeos en el rango infrarrojo y es el telescopio de rastreo más potente del mundo y el VLT Survey Telescope (VST) es el telescopio más potente que se ha diseñado exclusivamente para explorar los cielos en el rango visible de la luz. ESO es el socio europeo en el revolucionario telescopio ALMA, el proyecto astronómico de mayor envergadura en la actualidad. ESO está actualmente elaborando planes para la construcción de un telescopio de 39 metros, el European Extremely Large Telescope, (E-ELT), que funcionará en los rangos óptico/infrarrojo cercano, convirtiéndose en el “mayor ojo del mundo para observar el cielo”.

Enlaces:

• Artículo científico : A&A letter
• Fotografías del Telescopio de 3.6-metros de ESO

Publicado en ESO el 15 de enero del 2.014, enlace publicación.