Descubren un sistema planetario extra solar 

El proyecto es llevado a cabo por un grupo astrónomos conformado por investigadores del Instituto de Astronomía de la UNAM, el Instituto Max Planck de Rado Astronomía, el Observatorio Nacional de Radioastronomía de EE.UU y la Universidad de Guadalajara.

28. Agosto 2020

Un equipo internacional de astrónomos, del que forman parte investigadores de la UNAM, la Universidad de Guadalajara y el Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR) en Bonn, descubrió un planeta similar a Saturno que orbitaba una estrella pequeña y fría al detectar el "bamboleo" en el movimiento de la estrella causado por la atracción gravitacional del planeta. Esta es la primera vez que esta técnica se emplea con éxito con observaciones obtenidas en longitudes de onda de radio. Para sus observaciones, los investigadores utilizaron una red de antenas de radio que están conectadas entre sí para formar un radiotelescopio del tamaño de un continente. El descubrimiento fue posible gracias a las mediciones de extremadamente alta precisión de la posición de la estrella que solo se puede lograr con una red de radiotelescopios de este tipo.

Una de las cosas que hace que esta detección sea emocionante es que el planeta, llamado TVLM 513b, tiene una masa similar a Saturno y una órbita análoga a la de Mercurio en nuestro Sistema Solar. Hasta ahora, solo se han descubierto unos pocos planetas extrasolares con características similares a TVLM 513b alrededor de estrellas pequeñas y frías, conocidas como enanas ultrafrías. Otras técnicas de búsqueda de planetas tienen dificultades para estudiar estas enanas, principalmente debido a la debilidad de los objetos, lo que hace que las observaciones de radio sean una herramienta muy poderosa y complementaria para descubrir muchos más planetas nuevos.

Utilizando la "visión" de radio súper nítida del Very Long Baseline Array (VLBA) de todo el continente, los astrónomos han descubierto un planeta del tamaño de Saturno que orbita de cerca una estrella pequeña y fría a 35 años luz de la Tierra. Este es el primer descubrimiento de un planeta extrasolar con un radiotelescopio que utiliza una técnica que requiere mediciones extremadamente precisas de la posición de una estrella en el cielo, y solo el segundo descubrimiento de un planeta para esa técnica y para radiotelescopios.

La técnica se conoce desde hace mucho tiempo, pero ha demostrado ser difícil de usar. Implica rastrear el movimiento real de la estrella en el espacio, luego detectar un minúsculo "bamboleo" en ese movimiento causado por el efecto gravitacional del planeta. La estrella y el planeta orbitan una ubicación que representa el centro de masa de ambos combinados. El planeta se revela indirectamente si esa ubicación, llamada baricentro, está lo suficientemente lejos del centro de la estrella como para causar un bamboleo detectable por un telescopio.

Se espera que esta técnica, llamada técnica astrométrica, sea particularmente buena para detectar planetas similares a Júpiter en órbitas distantes de la estrella. Esto se debe a que cuando un planeta masivo orbita alrededor de una estrella, el bamboleo producido en la estrella aumenta con una mayor separación entre el planeta y la estrella, y a una distancia determinada de la estrella, cuanto más masivo es el planeta, mayor es el bamboleo producido.

A partir de junio de 2018 y durante un año y medio, los astrónomos rastrearon una estrella llamada TVLM 513-46546, una enana fría con menos de una décima parte de la masa de nuestro Sol en la constelación de Boötes (El pastor). Además, utilizaron datos de nueve observaciones anteriores del VLBA de la estrella entre marzo de 2010 y agosto de 2011.

Un análisis exhaustivo de los datos de esos períodos de tiempo reveló una oscilación reveladora en el movimiento de la estrella que indica la presencia de un planeta comparable en masa a Saturno, que orbita la estrella una vez cada 221 días. Este planeta está más cerca de la estrella que Mercurio del Sol.

Las estrellas pequeñas y frías como TVLM 513–46546 son el tipo estelar más numeroso en nuestra Vía Láctea, y se ha descubierto que muchas de ellas tienen planetas más pequeños, comparables a la Tierra y Marte.

"Se espera que los planetas gigantes, como Júpiter y Saturno, sean raros alrededor de estrellas pequeñas como esta, y la técnica astrométrica es mejor para encontrar planetas similares a Júpiter en órbitas amplias, por lo que nos sorprendió encontrar una masa menor, similar a Saturno Planeta en una órbita relativamente compacta. Esperábamos encontrar un planeta más masivo, similar a Júpiter, en una órbita más amplia ”, dijo Salvador Curiel, de la Universidad Nacional Autónoma de México. “Detectar los movimientos orbitales de este compañero planetario de masa sub-Júpiter en una órbita tan compacta fue un gran desafío”, agregó.

Ilustración del sistema planetario TVLM 513–46546; el planeta parecido a Saturno - recién descubierto - se ve frente a su estrella anfitriona, una pequeña y fría enana marrón. Aumentar imagen
Ilustración del sistema planetario TVLM 513–46546; el planeta parecido a Saturno - recién descubierto - se ve frente a su estrella anfitriona, una pequeña y fría enana marrón.
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Se han descubierto más de 4.300 planetas orbitando estrellas distintas al Sol, pero el planeta alrededor de TVLM 513–46546 es sólo el segundo que se encuentra utilizando la técnica astrométrica. Otro método muy exitoso, llamado técnica de velocidad radial, también se basa en el efecto gravitacional del planeta sobre la estrella. Esa técnica detecta la ligera aceleración de la estrella, ya sea hacia la Tierra o alejándose de ella, causada por el movimiento de la estrella alrededor del baricentro.

"Nuestro método complementa el método de la velocidad radial que es más sensible a los planetas que orbitan en órbitas cercanas, mientras que el nuestro es más sensible a planetas masivos en órbitas más alejadas de la estrella", dijo Gisela Ortiz-Leon del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Alemania. "De hecho, estas otras técnicas han encontrado solo unos pocos planetas con características como la masa del planeta, el tamaño orbital y la masa de la estrella anfitriona, similar al planeta que encontramos. Creemos que el VLBA, y la técnica de astrometría en general, podría revelar muchos planetas más similares ".

Una tercera técnica, denominada método de tránsito, también muy exitosa, detecta el leve oscurecimiento de la luz de la estrella cuando un planeta pasa frente a ella, visto desde la Tierra.

El método astrométrico ha tenido éxito para detectar sistemas estelares binarios cercanos y fue reconocido ya en el siglo XIX como un medio potencial para descubrir planetas extrasolares. A lo largo de los años, se anunciaron varios de esos descubrimientos, que luego no sobrevivieron a un mayor escrutinio. La dificultad ha sido que la oscilación estelar producida por un planeta es tan pequeña cuando se ve desde la Tierra que requiere una precisión extraordinaria en las medidas posicionales.

"El VLBA, con antenas separadas por hasta 5,000 millas, nos proporcionó el gran poder de resolución y la precisión extremadamente alta necesaria para este descubrimiento", dijo Amy Mioduszewski, del Observatorio Nacional de Radioastronomía. "Además, las mejoras que se han realizado en la sensibilidad del VLBA nos dieron la calidad de los datos que hizo posible hacer este trabajo ahora", agregó.

 
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