Nuevas observaciones de ESO confirman que un exoplaneta rocoso tiene solo la mitad de la masa de Venus

Un equipo de astrónomos ha utilizado el Very Large Telescope, del Observatorio Europeo Austral (VLT de ESO), en Chile, para arrojar nueva luz sobre los planetas que hay alrededor de una estrella cercana, L 98-59, similares a los de la zona interior del Sistema Solar. Entre los hallazgos se encuentran un planeta con la mitad de la masa de Venus —el exoplaneta más ligero jamás medido mediante la técnica de velocidad radial—, un mundo oceánico y un posible planeta en la zona habitable.

En esta recreación artística vemos a L 98-59b, uno de los planetas del sistema L 98-59, situado a 35 años luz de distancia. El sistema contiene cuatro planetas rocosos confirmados, además de un posible quinto planeta (aún por confirmar), que sería el más alejado de la estrella. En 2021, la comunidad astronómica utilizó datos del instrumento ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations, espectrógrafo Echelle para observaciones espectroscópicas estables y exoplanetas rocosos), instalado en el VLT de ESO, para medir la masa de L 98-59b, que resultó ser la mitad de la de Venus. Esto lo convierte en el planeta más ligero medido hasta la fecha utilizando la técnica de velocidad radial. Crédito: ESO/M. Kornmesser

"El planeta que hay en la zona habitable puede tener una atmósfera que podría proteger y mantener la vida", afirma María Rosa Zapatero Osorio, astrónoma del Centro de Astrobiología de Madrid (España) y una de las autoras del estudio publicado hoy en la revista Astronomy & Astrophysics.

Estos resultados son un paso importante en la búsqueda de vida en planetas del tamaño de la Tierra fuera del Sistema Solar. La detección de biofirmas en un exoplaneta depende de la capacidad de estudiar su atmósfera, pero los telescopios actuales no son lo suficientemente grandes como para lograr la resolución necesaria que permita obtener esta información de planetas rocosos pequeños. El sistema planetario recientemente estudiado, llamado L 98-59 por su estrella, es un interesante objetivo para futuras observaciones de atmósferas de exoplanetas. Orbita una estrella que se encuentra a solo 35 años luz de distancia y se ha descubierto que alberga planetas rocosos, como la Tierra o Venus, que están lo suficientemente cerca de la estrella como para estar calientes.

Con la contribución del VLT de ESO, el equipo pudo inferir que tres de los planetas pueden contener agua en sus interiores o en sus atmósferas. Los dos planetas del sistema L 98-59 más cercanos a la estrella son, probablemente, planetas secos, pero podrían tener pequeñas cantidades de agua, mientras que hasta el 30% de la masa del tercer planeta podría ser agua, lo que lo convierte en un mundo oceánico.

Esta infografía muestra una comparación entre el sistema de exoplanetas L 98-59 (arriba) y parte de la zona interior del Sistema Solar (Mercurio, Venus y la Tierra), destacando las similitudes entre ambos. L 98-59 contiene cuatro planetas rocosos confirmados (marcados en color en el panel superior) orbitando una estrella enana roja situada a 35 años luz de distancia. El planeta más cercano a la estrella tiene alrededor de la mitad de la masa de Venus, lo que lo convierte en el exoplaneta más ligero jamás detectado utilizando la técnica de velocidad radial. Hasta el 30% de la masa del tercer planeta podría ser agua, lo que lo convierte en un mundo oceánico. La existencia del cuarto planeta ha sido confirmada, pero los científicos aún no conocen su masa ni su radio (su posible tamaño está indicado por una línea punteada). El equipo también encontró indicios de un potencial quinto planeta, el más alejado de la estrella, aunque no tienen más datos al respecto. De confirmarse, se ubicaría en la zona habitable del sistema, lo que podría permitir que el planeta tuviese agua líquida en su superficie. En la infografía, las distancias desde las estrellas y entre los planetas no están a escala. El diagrama se ha escalado para hacer coincidir la zona habitable del Sistema Solar con la del sistema L 98-59. Como indica la infografía, que incluye una escala de temperaturas (en Kelvin [K]), la Tierra y el quinto planeta (no confirmado) de L 98-59 reciben cantidades similares de luz y calor de sus respectivas estrellas. Suponiendo que sus atmósferas sean similares, este quinto planeta tendría una temperatura superficial promedio similar a la de la Tierra y podría contener agua líquida en su superficie. Crédito: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser (Acknowledgment: O. Demangeon)

Además, el equipo detectó exoplanetas "ocultos" que no habían sido hallados previamente en este sistema planetario. Descubrieron un cuarto planeta y sospechan que hay un quinto en una zona a la distancia correcta de la estrella como para que exista agua líquida en su superficie. "Tenemos indicios de la presencia de un planeta terrestre en la zona habitable de este sistema", explica Olivier Demangeon, investigador del Instituto de Astrofísica y Ciencias del Espacio de la Universidad de Oporto (Portugal) y autor principal del nuevo estudio.

El estudio representa un avance técnico, ya que los astrónomos pudieron determinar, utilizando el método de la velocidad radial, que el planeta más interno del sistema tiene solo la mitad de la masa de Venus. Esto lo convierte en el exoplaneta más ligero jamás medido utilizando esta técnica, que calcula el bamboleo de la estrella causado por el diminuto tirón gravitatorio de sus planetas en órbita.

El equipo utilizó el instrumento ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations, espectrógrafo Echelle para observaciones espectroscópicas estables y exoplanetas rocosos), instalado en el VLT de ESO, para estudiar a L 98-59. "Sin la precisión y estabilidad que proporciona ESPRESSO, esta medición no hubiera sido posible", afirma Zapatero Osorio. "Este es un paso adelante en nuestra capacidad para medir las masas de los planetas más pequeños más allá del Sistema Solar".

El Echelle SPectrograph for Rocky Exoplane and Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO) realizó con éxito sus primeras observaciones en noviembre de 2017. Instalado en el Very Large Telescope (VLT) de ESO en Chile, ESPRESSO buscará exoplanetas con una precisión sin precedentes al observar los minúsculos cambios en el propiedades de la luz proveniente de sus estrellas anfitrionas. Por primera vez en la historia, un instrumento podrá sumar la luz de los cuatro telescopios VLT y alcanzar el poder de recolección de luz de un telescopio de 16 metros. Esta imagen muestra la estructura frontal donde los haces de luz provenientes de las cuatro unidades de telescopios VLT se unen y se alimentan en fibras, que a su vez envían la luz al espectrógrafo en otra habitación.

En 2019, la comunidad astronómica detectó, por primera vez, tres de los planetas de L 98-59 con el satélite TESS de la NASA (Transiting Exoplanet Survey Satellite, satélite de rastreo de exoplanetas en tránsito). Este satélite utiliza una técnica llamada método de tránsito —en el que se utiliza la disminución en la luz procedente de la estrella causada por un planeta que pasa por delante para inferir las propiedades del planeta— con el fin de detectar los planetas y medir sus tamaños. Sin embargo, hasta que Demageon y su equipo no dispusieron de las mediciones de velocidad radial realizadas con ESPRESSO y su predecesor, HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher, buscador de planetas por velocidad radial de alta precisión), instalado en el Telescopio de 3,6 metros de la Silla, de ESO, no pudieron detectar los planetas adicionales y medir las masas y los radios de los tres primeros. "Si queremos saber de qué está hecho un planeta, lo mínimo que necesitamos es su masa y su radio", explica Demangeon.

El equipo espera continuar estudiando el sistema con el próximo Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA/ESA/CSA, mientras que el Telescopio Extremadamente Grande (ELT) de ESO, en fase de construcción en el desierto chileno de Atacama y que comenzará sus observaciones en 2027, también será ideal para estudiar estos planetas. "El instrumento HIRES del ELT puede tener la capacidad de estudiar las atmósferas de algunos de los planetas del sistema L 98-59, complementando así al JWST desde tierra", afirma Zapatero Osorio.

"Este sistema anuncia lo que está por venir", añade Demangeon. "Nosotros, como sociedad, hemos estado persiguiendo planetas terrestres desde el nacimiento de la astronomía y ahora, finalmente, nos estamos acercando cada vez más a la detección de un planeta terrestre, en la zona habitable de su estrella, cuya atmósfera podríamos estudiar".

Información adicional

Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo científico titulado “A warm terrestrial planet with half the mass of Venus transiting a nearby star” que se publica en la revista Astronomy & Astrophysics.

El equipo está compuesto por Olivier D. S. Demangeon (Instituto de Astrofísica y Ciencias del Espacio, Universidad de Oporto, Portugal [IA/UPorto], Centro de Astrofísica de la Universidad de Oporto, Portugal [CAUP] y Departamento de Física y Astronomía, Facultad de Ciencias, Universidad de Oporto, Portugal [FCUP]); M. R. Zapatero Osorio (Centro de Astrobiología, Madrid, España [CAB/CSIC-INTA]); Y. Alibert (Instituto de Física, Universidad de Berna, Suiza [Bern]); S. C. C. Barros (IA/UPorto, CAUP y FCUP); V. Adibekyan (IA/UPorto, CAUP y FCUP); H. M. Tabernero (IA/UPorto y CAUP); A. Antoniadis-Karnavas (IA/UPorto & FCUP); J. D. Camacho (IA/UPorto & FCUP); A. Suárez Mascareño (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, España [IAC] y Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Tenerife, España [ULL]); M. Oshagh (IAC/ULL); G. Micela (INAF – Observatorio Astronómico de Palermo, Palermo, Italia); S. G. Sousa (IA/UPortol & CAUP); C. Lovis (Observatorio de Ginebra, Universidad de Ginebra, Ginebra, Suiza [UNIGE]); F. A. Pepe (UNIGE); R. Rebolo (IAC/ULL & Consejo Superior de Investigaciones Científicas, España); S. Cristiani (INAF – Observatorio Astronómico de Trieste, Italia [INAF Trieste]); N. C. Santos (IA/UPorto, CAUP y FCUP); R. Allart (Departamento de Física e Instituto para la Búsqueda de Exoplanetas, Universidad de Montreal, Canadá, y UNIGE); C. Allende Prieto (IAC/ULL); D. Bossini (IA/UPorto); F. Bouchy (UNIGE); A. Cabral (Instituto de Astrofísica y Ciencias del Espacio, Facultad de Ciencias de la Universidad de Lisboa, Portugal [IA/FCUL] y Departamento de Física de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Lisboa, Portugal); M. Damasso (INAF – Observatorio Astrofísico de Torino, Italia [INAF Torino]); P. Di Marcantonio (INAF Trieste); V. D’Odorico (INAF Trieste & Instituto para el estudio de la Física Fundamental del Universo, Trieste, Italia [IFPU]); D. Ehrenreich (UNIGE); J. Faria (IA/UPorto, CAUP y FCUP); P. Figueira (Observatorio Europeo Austral, Santiago de Chile, Chile [ESO-Chile] e IA/UPorto); R. Génova Santos (IAC/ULL); J. Haldemann (Bern); J. I. González Hernández (IAC/ULL); B. Lavie (UNIGE); J. Lillo-Box (CAB/CSIC-INTA); G. Lo Curto (Observatorio Europeo Austral, Garching, cerca de Múnich, Alemania [ESO]); C. J. A. P. Martins (IA/UPorto y CAUP); D. Mégevand (UNIGE); A. Mehner (ESO-Chile); P. Molaro (INAF Trieste e IFPU); N. J. Nunes (IA/FCUL); E. Pallé (IAC/ULL); L. Pasquini (ESO); E. Poretti (Fundación G. Galilei – INAF Telescopio Nacional Galileo, La Palma, España e INAF – Observatorio Astronómico de Brera, Italia); A. Sozzetti (INAF Torino), y S. Udry (UNIGE).

Un pájaro que vuela sobre el remoto y escasamente poblado desierto de Atacama en el norte de Chile, posiblemente el desierto más seco del mundo, podría sorprenderse al encontrarse con el oasis tecnológico del Very Large Telescope (VLT) de ESO en Paranal. La instalación terrestre más avanzada del mundo para astronomía, el sitio alberga cuatro telescopios unitarios de 8,2 metros, cuatro telescopios auxiliares de 1,8 metros, el telescopio de exploración VLT (VST) y el telescopio de exploración visible e infrarrojo de 4,1 metros para astronomía (VISTA ), visto a lo lejos en el próximo pico de la montaña desde la plataforma principal. Esta vista aérea también muestra otras estructuras, incluido el edificio de la Sala de Control del Observatorio, en el borde frontal de la plataforma principal.

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico basado en tierra más productivo del mundo. Cuenta con dieciséis países miembros: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Irlanda, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con Chile, país anfitrión, y Australia como aliado estratégico. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de potentes instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desempeña un importante papel promoviendo y organizando 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 junto con su interferómetro VLTI (Very Large Telescope Interferometer), el más avanzado del mundo, así como dos telescopios de rastreo: VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía), que trabaja en el infrarrojo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT), que rastrea en luz visible. También en Paranal, ESO albergará y operará el CTA Sur (Cherenkov Telescope Array South), el observatorio de rayos gamma más grande y sensible del mundo. ESO también es socio principal de dos instalaciones en Chajnantor, APEX y ALMA, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Finalmente, en Cerro Armazones, cerca de Paranal, ESO está construyendo el ELT (Extremely Large Telescope), de 39 metros, que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.

Las traducciones de las notas de prensa de ESO las llevan a cabo miembros de la Red de Divulgación de la Ciencia de ESO (ESON por sus siglas en inglés), que incluye a expertos en divulgación y comunicadores científicos de todos los países miembros de ESO y de otras naciones.

El nodo español de la red ESON está representado por J. Miguel Mas Hesse y Natalia Ruiz Zelmanovitch.

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Artículo científico.

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Olivier Demangeon

Instituto de Astrofisica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto

Porto, Portugal

Tlf.: +351 226 089 855

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María Rosa Zapatero Osorio

Chair of the “Atmospheric Characterisation” working group of the ESPRESSO science team at Centro de Astrobiología (CSIC-INTA)

Madrid, Spain

Tlf.: +34 9 15 20 64 27

Correo electrónico: mosorio@cab.inta-csic.es

Nuno Santos

Instituto de Astrofisica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto

Porto, Portugal

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François Bouchy

Member of the “Transiting planets” working group of the ESPRESSO science team at Université de Genève

Genève, Switzerland

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Alejandro Suárez Mascareño

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Pedro Figueira

Astronomer at ESO and Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, instrument scientist of ESPRESSO

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• Publicado en ESO el 5 de agosto del 2021, enlace publicación.