Se descubre un planeta en la zona habitable que rodea a la estrella más cercana.

La campaña Pale Red Dot revela la existencia de un mundo con una masa similar a la de la Tierra en órbita alrededor de Próxima Centauri.

Ilustración de autor de la superficie de Próxima b que orbita a su estrella Próxima.

Utilizando telescopios de ESO y otras instalaciones, un equipo de astrónomos ha encontrado claras evidencias de la presencia de un planeta orbitando la estrella más cercana a la Tierra, Próxima Centauri. Este mundo, tan intensamente buscado y bautizado como Próxima b, orbita a su fría y roja estrella anfitriona cada 11 días y tiene una temperatura que permitiría la existencia de agua líquida en su superficie. Este mundo rocoso es un poco más masivo que la Tierra y es el exoplaneta más cercano a nosotros y también puede ser el planeta más cercano que pueda albergar vida fuera del Sistema Solar. Un artículo que describe el hallazgo de este hito se publicará en la revista Nature el 25 de agosto de 2016, artículo científico.

A poco más de cuatro años luz del Sistema Solar, se encuentra una estrella enana roja que ha sido nombrada Próxima Centauri, dado que es la estrella más cercana a la Tierra aparte del Sol. Esta estrella fría de la constelación de Centaurus es demasiado débil para poder ser detectada a simple vista y se encuentra cerca de un par de estrellas, mucho más brillantes, conocidas como Alfa Centauri AB.

El espectrógrafo HARPS.

Durante el primer semestre de 2016, Próxima Centauri fue observada con regularidad con el espectrógrafo HARPS, instalado en el Telescopio de 3,6 metros ESO en La Silla (Chile) y monitorizada simultáneamente con otros telescopios de todo el mundo [1].  Esto formó parte de la campaña Pale Red Dot (Punto rojo pálido), en la que un equipo de astrónomos, dirigido por Guillem Anglada-Escudé (de la Universidad Queen Mary de Londres), buscaba el pequeño bamboleo que, por la fuerza de la gravedad, provocaría en la estrella la existencia de un planeta en órbita [2].

Dado que se trata de un asunto de gran interés público, los avances de la campaña Pale Red Dot obtenidos entre mediados de enero y abril de 2016 se compartieron públicamente en el sitio web y a través de las redes sociales. Los informes iban acompañados por numerosos artículos de divulgación escritos por especialistas de todo el mundo, blog del proyecto Pale Red Dot.

El telescopio de 3,6 metros ESO en  La Silla.

Guillem Anglada-Escudé explica el trasfondo de esta búsqueda única: "Las primeras señales de un posible planeta se vieron en 2013, pero la detección no era convincente. Desde entonces, hemos trabajado duro para obtener más observaciones con la ayuda de ESO y de otras instituciones. La reciente campaña Pale Red Dot ha sido llevado casi dos años de planificación".

Al combinar los datos de Pale Red Dot con observaciones anteriores llevadas a cabo en observatorios de ESO y en otros lugares, se ha obtenido claramente un resultado verdaderamente emocionante. A veces, Próxima Centauri se aproxima a la Tierra a unos 5 kilómetros por hora, el ritmo de una marcha humana normal, y a veces, retrocede a la misma velocidad. Este patrón regular de cambio de velocidades radiales se repite con un período de 11,2 días. Un análisis cuidadoso de los minúsculos cambios en el efecto Doppler indicó la presencia de un planeta con una masa al menos 1,3 veces mayor que la de la Tierra, orbitando a unos 7 millones de kilómetros de Próxima Centauri sólo el 5% de la distancia Sol-Tierra [3].

Guillem Anglada-Escudé nos habla sobre la emoción de los últimos meses: "Seguí revisando la consistencia de la señal todos los días durante las 60 noches de la campaña Pale Red Dot. Los 10 primeros fueron prometedores, los primeros 20 fueron consistentes con las expectativas, y a los 30 días el resultado era bastante definitivo, ¡así que empezamos a redactar el artículo!".

Las enanas rojas como Próxima Centauri son estrellas activas que pueden tener variaciones, generando efectos parecidos a los que genera la presencia de un planeta. Para excluir esta posibilidad, durante la campaña el equipo también monitorizó de forma cuidadosa la luminosidad cambiante de la estrella usando el telescopio ASH2, instalado en el Observatorio de Exploraciones Celestes de San Pedro de Atacama (Chile), enlace aquí, y la red de telescopios del Observatorio Las Cumbres, enlace aquí. Se excluyeron del análisis final los datos de velocidad radial tomados cuando la estrella se dilataba.

Aunque Próxima b orbita mucho más cerca de su estrella que Mercurio del Sol en nuestro Sistema Solar, su estrella es mucho más débil que el Sol. Como resultado, Próxima b se encuentra dentro de la zona habitable alrededor de la estrella y tiene una temperatura superficial estimada que permitiría la presencia de agua líquida. A pesar de la órbita templada de Próxima b, las condiciones en la superficie pueden verse fuertemente afectadas por las llamaradas de rayos X y de radiación ultravioleta procedentes de la estrella, mucho más intensas que las que experimenta la Tierra con respecto al Sol [4].

Esta infografía compara la órbita del planeta que gira alrededor de Próxima Centauri (Próxima b) con la misma región del Sistema Solar. Próxima Centauri es más pequeña y más fría que el Sol y el planeta orbita mucho más cerca de su estrella que Mercurio de nuestro Sol. Como resultado, se encuentra dentro de la zona de habitabilidad, lo que permitiría la existencia de agua líquida en la superficie del planeta.
Crédito: ESO/ M. Kommesser/G. Coleman.

Dos artículos científicos independientes estudian la posible habitabilidad de Próxima b y su clima. Al parecer, ahora mismo no se puede llegar a la conclusión de que exista agua líquida y, de haberla, podría estar presente solo en la superficie da las regiones del planeta más soleadas, así como en el área del hemisferio del planeta que se enfrenta a su estrella (rotación síncrona) o en un cinturón tropical (rotación de resonancia 3:2). La rotación de Próxima b, la fuerte radiación procedente de su estrella y la historia de la formación del planeta, hacen que su clima sea muy diferente al de la Tierra y es muy improbable que Próxima b tenga estaciones, artículos relacionados.

Este descubrimiento será el inicio de observaciones más amplias, tanto con instrumentos actuales [5] como con la próxima generación de telescopios gigantes como el E-ELT (European Extremely Large Telescope). Próxima b será un blanco perfecto para la búsqueda de evidencia de vida en otros lugares del universo. De hecho, el sistema Alfa Centauri es también el objetivo del primer intento de la humanidad de viajar a otro sistema solar, el proyecto StarShot.

Guillem Anglada-Escudé concluye: "Se han encontrado muchos exoplanetas y van a descubrirse aún muchos más, pero buscar el potencial análogo de la Tierra más cercano y conseguirlo ha sido la experiencia de toda una vida para todos nosotros. Historias y esfuerzos de muchas personas convergen en este descubrimiento. El resultado es también un homenaje a todos ellos. El siguiente paso es la búsqueda de vida en Próxima b...".

Notas.

[1] Además de los datos de la reciente campaña Pale Red Dot, el artículo incorpora las aportaciones de los científicos que han estado observando Próxima Centauri durante muchos años. Esto incluye a miembros del programa original UVES/ESO M-dwarf (Martin Kürster y Michael Endl) y a pioneros en la búsqueda de exoplanetas como R. Paul Butler. También se incluyeron observaciones públicas del equipo de HARPS de Ginebra obtenidas a lo largo de muchos años.

[2] El nombre Pale Red Dot (punto rojo pálido) hace referencia a la famosa frase de Carl Sagan que describe a la Tierra como un punto azul pálido. Dado que Próxima Centauri es una estrella enana roja, bañaría a su planeta en órbita con un pálido resplandor rojo.

[3] Durante los últimos diez años ya es técnicamente posible obtener detecciones como la que hoy damos a conocer. De hecho, previamente se han detectado señales con amplitudes más pequeñas. Sin embargo, las estrellas no son suaves bolas de gas y Próxima Centauri es una estrella activa. La confirmada detección de Próxima b sólo ha sido posible tras alcanzar un detallado entendimiento de cómo la estrella cambia en escalas de tiempo de minutos a una década, y tras monitorizar su brillo con telescopios fotométricos.

[4] Que un tipo de planeta como este tenga capacidad o no para albergar agua y vida parecida a la de la Tierra es un intenso tema de debate, en gran parte, teórico. Los aspectos principales que actuarían en contra de la presencia de vida se relacionan con la cercanía de la estrella. Por ejemplo, es muy probable que las fuerzas gravitatorias hagan que el mismo lado del planeta permanezca expuesto a la luz del día, mientras que el otro lado está en perpetua noche. La atmósfera del planeta también podría estar evaporándose lentamente, o tener una química más compleja que la de la Tierra debido a la fuerte radiación ultravioleta y a los rayos X, especialmente durante los primeros miles de millones de años de vida de la estrella. Sin embargo, ninguno de los argumentos se ha demostrado de manera concluyente y no pueden darse por hechos sin evidencias observacionales directas que permitan, entre otras cosas, la caracterización de la atmósfera del planeta. Factores similares se aplican a los planetas recientemente encontrados alrededor de TRAPPIST-1.

[5] Algunos métodos para estudiar la atmósfera de un planeta dependen de su paso delante de su estrella y, por tanto, de la luz de la estrella que, a su vez, pasa a través de la atmósfera del exoplaneta en su camino hacia la Tierra. Actualmente no hay ninguna evidencia de que Próxima b transite a través del disco de su estrella y parece que hay pocas posibilidades de que esto ocurra, pero se están llevando a cabo otras observaciones para comprobar esta opción.

Este diagrama muestra cómo el movimiento de Próxima Centauri, acercándose y alejándose de la Tierra, cambia con el tiempo durante el primer semestre de 2016. A veces, Próxima Centauri se aproxima a la Tierra a unos 5 kilómetros por hora, el ritmo de una marcha humana normal, y a veces, retrocede a la misma velocidad. Este patrón regular de cambio de velocidades radiales se repite con un período de 11,2 días. Un análisis cuidadoso de los minúsculos cambios en el efecto Doppler indicó la presencia de un planeta con una masa al menos 1,3 veces mayor que la de la Tierra, orbitando a unos 7 millones kilómetros de Próxima Centauri, sólo el 5% de la distancia Sol-Tierra.
Crédito: ESO/G. Anglada-Escudé.

Información adicional.

Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo científico titulado “A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri”, por G. Anglada-Escudé et al., y aparece en la revista Nature el 25 de agosto de 2016.

El equipo está formado por Guillem Anglada-Escudé (Universidad Queen Mary de Londres, Londres, Reino Unido); Pedro J. Amado (Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC, Granada, España); John Barnes (Universidad Abierta, Milton Keynes, Reino Unido); Zaira M. Berdiñas (Instituto de Astrofísica de Andalucia-CSIC, Granada, España); R. Paul Butler (Institución Carnegie de Washington, Departamento de Magnetismo Terrestre, Washington, EE.UU.); Gavin A. L. Coleman (Universidad Queen Mary de Londres, Londres, Reino Unido); Ignacio de la Cueva (Astroimagen, Ibiza, España); Stefan Dreizler (Instituto de Astrofísica, Universidad Georgia Augusta de Gotinga, Gotinga, Alemania); Michael Endl (Universidad de Texas en Austin y Observatorio McDonald, Austin, Texas, EE.UU.); Benjamin Giesers (Instituto de Astrofísica, Universidad Georgia Augusta de Gotinga, Gotinga, Alemania); Sandra V. Jeffers (Instituto de Astrofísica, Universidad Georgia Augusta de Gotinga, Gotinga, Alemania); James S. Jenkins (Universidad de Chile, Santiago, Chile); Hugh R. A. Jones (Universidad de Hertfordshire, Hatfield, Reino Unido); Marcin Kiraga (Observatorio de la Universidad de Varsovia, Varsovia, Polonia); Martin Kürster (Instituto Max-Planck de Astronomía, Heidelberg, Alemania); María J. López-González (Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC, Granada, España); Christopher J. Marvin (Instituto de Astrofísica, Universidad Georgia Augusta de Gotinga, Gotinga, Alemania); Nicolás Morales (Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC, Granada, España); Julien Morin (Laboratorio Universo y Partículas de Montpellier, Universidad de Montpellier & CNRS, Montpellier, Francia); Richard P. Nelson (Universidad Queen Mary de Londres, Londres, Reino Unido); José L. Ortiz (Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC, Granada, España); Aviv Ofir (Instituto Weizmann de Ciencia, Rehovot, Israel); Sijme-Jan Paardekooper (Universidad Queen Mary de Londres, Londres, Reino Unido); Ansgar Reiners (Instituto de Astrofísica, Universidad Georgia Augusta de Gotinga, Gotinga, Alemania); Eloy Rodriguez (Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC, Granada, España); Cristina Rodriguez-Lopez (Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC, Granada, España); Luis F. Sarmiento (Instituto de Astrofísica, Universidad Georgia Augusta de Gotinga, Gotinga, Alemania); John P. Strachan (Universidad Queen Mary de Londres, Londres, Reino Unido); Yiannis Tsapras (Instituto de Cálculo Astronómico, Heidelberg, Alemania); Mikko Tuomi (Universidad de Hertfordshire, Hatfield, Reino Unido) y Mathias Zechmeister (Instituto de Astrofísica, Universidad Georgia Augusta de Gotinga, Gotinga, Alemania).

ESO.

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de dieciséis países: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con el país anfitrión, Chile. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía) trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del mundo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Además, cerca de Paranal, en Cerro Armazones, ESO está construyendo el E-ELT (European Extremely Large Telescope), el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 39 metros que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.

Publicado en ESO el 24 de agosto del 2.016.