Las misiones TESS y Spitzer de la NASA descubren un mundo que orbita una estrella joven única.
Durante más de una década, los astrónomos han buscado planetas que orbitan alrededor de AU Microscopii, una estrella cercana aún rodeada por un disco de escombros que quedó de su formación. Ahora, los científicos que utilizan datos del Satélite de Estudio de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA y el Telescopio Espacial Spitzer retirado informan del descubrimiento de un planeta del tamaño de Neptuno que rodea a la joven estrella en poco más de una semana.
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| La estrella madre del planeta recién descubierto todavía está rodeada por el disco de material a partir del cual se formaron ambos objetos, lo que da a los científicos un vistazo a la evolución temprana del planeta. Crédito: NASA, JPL-Caltech. |
El sistema, conocido como AU Mic para abreviar, proporciona un laboratorio único en su tipo para estudiar cómo los planetas y sus atmósferas se forman, evolucionan e interactúan con sus estrellas.
"AU Mic es una estrella enana M joven y cercana. Está rodeada por un vasto disco de escombros en el que se han rastreado grupos de polvo en movimiento, y ahora, gracias a TESS y Spitzer, tiene un planeta con una medición de tamaño directa", dijo. Bryson Cale, estudiante de doctorado en la Universidad George Mason en Fairfax, Virginia. "No hay otro sistema conocido que marque todas estas casillas importantes".
El nuevo planeta, AU Mic b, se describe en un artículo en coautoría de Cale y dirigido por su asesor Peter Plavchan, profesor asistente de física y astronomía en George Mason. Su informe fue publicado el miércoles 24 de junio en la revista Nature.
AU Mic b aparece en un nuevo póster de la NASA disponible en inglés y español, parte de una serie Galaxy of Horrors. La serie divertida pero informativa fue el resultado de una colaboración de científicos y artistas y fue producida por la Oficina del Programa de Exploración de Exoplanetas de la NASA.
AU Mic es una estrella enana roja fría con una edad estimada en 20 a 30 millones de años, lo que la convierte en un bebé estelar en comparación con nuestro Sol, que es al menos 150 veces mayor. La estrella es tan joven que brilla principalmente por el calor generado cuando su propia gravedad la empuja hacia adentro y la comprime. Menos del 10% de la energía de la estrella proviene de la fusión de hidrógeno en helio en su núcleo, el proceso que impulsa a estrellas como nuestro Sol.
El sistema se encuentra a 31,9 años luz de distancia en la constelación austral Microscopium. Es parte de una colección cercana de estrellas llamada Beta Pictoris Moving Group, que toma su nombre de una estrella de tipo A más grande y caliente que alberga dos planetas y también está rodeada por un disco de escombros.
Aunque los sistemas tienen la misma edad, sus planetas son marcadamente diferentes. El planeta AU Mic b casi abraza a su estrella, completando una órbita cada 8,5 días. Pesa menos de 58 veces la masa de la Tierra, lo que la coloca en la categoría de mundos similares a Neptuno. Beta Pictoris byc, sin embargo, son al menos 50 veces más masivas que AU Mic b y tardan 21 y 3,3 años, respectivamente, en orbitar su estrella.
"Creemos que AU Mic b se formó lejos de la estrella y migró hacia adentro a su órbita actual, algo que puede suceder cuando los planetas interactúan gravitacionalmente con un disco de gas o con otros planetas", dijo el coautor Thomas Barclay, científico investigador asociado de la Universidad de Maryland, condado de Baltimore y científico asociado del proyecto TESS en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Por el contrario, la órbita de Beta Pictoris b no parece haber migrado mucho. Las diferencias entre estos sistemas de edad similar pueden decirnos mucho sobre cómo se forman y migran los planetas".
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| El concepto de este artista animado muestra el disco polvoriento que rodea a la estrella AU MIcroscopii. Los astrónomos han estudiado este sistema extensamente, pero solo recientemente identificaron la presencia de un planeta allí. El hallazgo proporciona un laboratorio para estudiar la evolución y formación de planetas. Crédito: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA / Chris Smith (USRA). |
Detectar planetas alrededor de estrellas como AU Mic plantea un desafío particular. Estas estrellas tormentosas poseen fuertes campos magnéticos y pueden cubrirse con manchas estelares (regiones más frías, más oscuras y altamente magnéticas similares a las manchas solares) que frecuentemente hacen erupción con poderosas llamaradas estelares. Tanto las manchas como sus destellos contribuyen a los cambios de brillo de la estrella.
En julio y agosto de 2018, cuando TESS estaba observando AU Mic, la estrella produjo numerosas llamaradas, algunas de las cuales eran más poderosas que las más fuertes jamás registradas en el Sol. El equipo realizó un análisis detallado para eliminar estos efectos de los datos de TESS.
Cuando un planeta cruza frente a su estrella desde nuestra perspectiva, un evento llamado tránsito, su paso causa una clara caída en el brillo de la estrella. TESS monitorea grandes franjas del cielo, llamadas sectores, durante 27 días a la vez. Durante esta larga mirada, las cámaras de la misión capturan regularmente instantáneas que permiten a los científicos rastrear los cambios en el brillo estelar.
Las caídas regulares en el brillo de una estrella indican la posibilidad de un planeta en tránsito. Por lo general, se necesitan al menos dos tránsitos observados para reconocer la presencia de un planeta.
"Quiso la suerte que el segundo de los tres tránsitos de TESS ocurriera cuando la nave espacial estaba cerca de su punto más cercano a la Tierra. En esos momentos, TESS no está observando porque está ocupado descargando todos los datos almacenados", dijo la coautora Diana Dragomir. profesor asistente de investigación en la Universidad de Nuevo México en Albuquerque. "Para llenar el vacío, nuestro equipo recibió tiempo de observación en Spitzer, que capturó dos tránsitos adicionales en 2019 y nos permitió confirmar el período orbital de AU Mic b".
Spitzer fue un observatorio infrarrojo multipropósito que funcionó desde 2003 hasta su desmantelamiento el 30 de enero de 2020. La misión demostró ser especialmente experta en detectar y estudiar exoplanetas alrededor de estrellas frías. Spitzer devolvió las observaciones de AU Mic durante su último año.
Debido a que la cantidad de luz bloqueada por un tránsito depende del tamaño del planeta y la distancia orbital, los tránsitos de TESS y Spitzer proporcionan una medida directa del tamaño de AU Mic b. El análisis de estas medidas muestra que el planeta es aproximadamente un 8% más grande que Neptuno.
Las observaciones de instrumentos en telescopios terrestres proporcionan límites superiores para la masa del planeta. A medida que un planeta orbita, su gravedad tira de su estrella anfitriona, que se mueve ligeramente en respuesta. Los instrumentos sensibles en telescopios grandes pueden detectar la velocidad radial de la estrella, su movimiento de un lado a otro a lo largo de nuestra línea de visión. Combinando observaciones del Observatorio W. M. Keck y la Instalación del Telescopio Infrarrojo de la NASA en Hawai y el Observatorio Europeo Austral en Chile, el equipo concluyó que AU Mic b tiene una masa menor que 58 Tierras.
Este descubrimiento muestra el poder de TESS para proporcionar nuevos conocimientos sobre estrellas bien estudiadas como AU Mic, donde más planetas pueden estar esperando ser encontrados.
"Hay un evento de tránsito candidato adicional visto en los datos de TESS, y se espera que TESS vuelva a visitar AU Mic a finales de este año en su misión extendida", dijo Plavchan. "Continuamos monitoreando la estrella con medidas precisas de velocidad radial, así que estad atentos".
Durante décadas, AU Mic ha intrigado a los astrónomos como un posible hogar para los planetas gracias a su proximidad, juventud y brillante disco de escombros. Ahora que TESS y Spitzer han encontrado uno allí, la historia cierra el círculo. AU Mic es un sistema de piedra de toque, un laboratorio cercano para comprender la formación y evolución de estrellas y planetas que se estudiará en las próximas décadas.
TESS es una misión del Explorador de Astrofísica de la NASA dirigida y operada por el MIT en Cambridge, Massachusetts, y administrada por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. Los socios adicionales incluyen Northrop Grumman, con sede en Falls Church, Virginia; El Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley de California; el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica en Cambridge, Massachusetts; El Laboratorio Lincoln del MIT; y el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore. Más de una docena de universidades, institutos de investigación y observatorios de todo el mundo participan en la misión.
El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL) en el sur de California administró la misión Spitzer para la Dirección de Misiones Científicas de la agencia en Washington. Los datos científicos de Spitzer continúan siendo analizados por la comunidad científica a través del archivo de datos de Spitzer ubicado en el Infrared Science Archive ubicado en IPAC en Caltech en Pasadena. Las operaciones científicas se llevaron a cabo en el Centro de Ciencias Spitzer en Caltech. Las operaciones de la nave espacial se basaron en Lockheed Martin Space en Littleton, Colorado. Caltech administra JPL para la NASA.
El Satélite de Estudio de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA y el Telescopio Espacial Spitzer retirado han encontrado un mundo joven del tamaño de Neptuno orbitando AU Microscopii, una estrella enana M fría y cercana rodeada por un vasto disco de escombros. El descubrimiento convierte al sistema en una piedra de toque para comprender cómo se forman y evolucionan las estrellas y los planetas.Para obtener más información sobre TESS, visite:
https://www.nasa.gov/tess-transiting-exoplanet-survey-sa-satellite
Para obtener más información sobre Spitzer, visite:
www.spitzer.caltech.edu/
Contacto con los medios de comunicación
Calla Cofield
Laboratorio de propulsión a chorro, Pasadena, California.
626-808-2469
Claire Andreoli
El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland.
301-286-1940
Escrito por Francis Reddy, enlace publicación.
Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland.
