Con la ayuda del telescopio espacial CHEOPS, un equipo internacional de astrónomos europeos ha podido identificar claramente la presencia de cuatro nuevos exoplanetas. Los cuatro jóvenes Neptunos son más pequeños, más fríos y más difíciles de encontrar que los llamados planetas exteriores calientes de Júpiter que se han encontrado en abundancia. Dos de los cuatro artículos resultantes están dirigidos por investigadores de las Universidades de Berna y Ginebra que también son miembros del Centro Nacional para la Competencia en Investigación (NCCR) PlanetS.
CHEOPS es una misión conjunta entre la Agencia Espacial Europea (ESA) y Suiza, dirigida por la Universidad de Berna en colaboración con la Universidad de Ginebra. Desde su lanzamiento en diciembre de 2019, las mediciones de alta precisión de CHEOPS han contribuido a varios descubrimientos clave en el campo de los exoplanetas.
Los miembros de NCCR PlanetS, el Dr. Solin Ulmer-Mol de las Universidades de Berna y Ginebra, y el Dr. Hugh Osborne de la Universidad de Berna han explotado la sinergia única entre CHEOPS y el satélite TESS de la NASA para descubrir una serie de exoplanetas escurridizos. Los planetas, llamados TOI 5678 b y HIP 9618 c respectivamente, son del tamaño de Neptuno o ligeramente más pequeños con 4,9 y 3,4 radios terrestres. Los artículos en cuestión acaban de ser publicados en revistas Astronomía y astrofísica Y Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society. Publicación en las mismas revistas.Y Otros dos miembros del equipo internacional, Amy Toson de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) y el Dr. Zoltán Garay del Observatorio Astrofísico ELTE (Hungría), utilizaron la misma técnica para identificar dos planetas similares en otros sistemas.
Sinergia de dos satélites
El satélite CHEOPS monitorea el brillo de las estrellas para capturar el ligero oscurecimiento que ocurre cuando, y si, un planeta orbita frente a su estrella desde nuestro punto de vista. Al buscar estos eventos de atenuación, llamados tránsitos, los científicos han podido detectar la mayoría de los miles de exoplanetas que se sabe que orbitan estrellas distintas a nuestro sol.
«El satélite TESS de la NASA sobresale en la detección de tránsitos de exoplanetas, incluso para los planetas pequeños más desafiantes. Sin embargo, cambia su campo de visión cada 27 días para escanear rápidamente la mayor parte del cielo, lo que le impide encontrar planetas en un espacio más largo». órbita «, explica Hugh Osborne. Sin embargo, el satélite TESS pudo observar un tránsito alrededor de las estrellas TOI 5678 y HIP 9618. Al regresar al mismo campo de visión dos años después, pudo observar nuevamente tránsitos similares alrededor de las mismas estrellas. No es posible concluir definitivamente que hay planetas alrededor de estas estrellas porque la información era incompleta.
“Aquí es donde entra en juego CHEOPS: centrándose en una estrella a la vez, CHEOPS es una misión de seguimiento ideal para seguir observando estas estrellas y encontrar la información que falta”, completa Solène Ulmer-Moll.
Un prolongado juego de «esconder y buscar»
Dado que se sospecha de exoplanetas, el equipo de CHEOPS diseñó una forma de evitar perder a ciegas un valioso tiempo de observación con la esperanza de detectar tránsitos adicionales. Adoptaron un enfoque específico basado en las pocas pistas que TESS había notado que TESS había proporcionado. Basándose en esto, Osborn desarrolló un programa que sugería y priorizaba períodos candidatos para cada planeta. «Luego jugamos una especie de juego de ‘escondite’ con los planetas, usando el satélite CHEOPS», dice Osborn.
«Apuntamos CHEOPS hacia un objetivo en un momento determinado y, dependiendo de si observamos el tránsito o no, podemos eliminar algunas posibilidades e intentarlo de nuevo en otro momento hasta que haya una solución única para el período orbital». Los científicos tardaron cinco y cuatro intentos, respectivamente, en confirmar claramente la existencia de los dos exoplanetas y determinar que TOI 5678 b tiene un período de 48 días, mientras que HIP 9618 c tiene un período de 52,5 días.
Objetivos ideales para JWST
La historia no termina con los científicos. Con los períodos restringidos recién descubiertos, pudieron recurrir a observaciones terrestres utilizando otra técnica llamada velocidad radial, que permitió al equipo determinar masas de 20 y 7,5 masas terrestres, respectivamente, para TOI 5678 b y HIP 9618 c. Tanto con el tamaño del planeta como con su masa, se conoce su densidad y los científicos pueden hacerse una idea de lo que está hecho. “Para los pequeños Neptunos, la densidad no es suficiente, y todavía hay algunas hipótesis sobre la formación de los planetas: podrían ser planetas rocosos con mucho gas o planetas ricos en agua y una atmósfera vaporosa”, Ulmer-Moll explica. «Debido a que los cuatro exoplanetas recién descubiertos orbitan estrellas brillantes, eso también los convierte en objetivos de gran interés para la misión JWST, que puede ayudar a resolver el misterio de su formación», continúa Ulmer Mull.
La mayoría de las atmósferas de exoplanetas observadas hasta ahora provienen de Júpiter calientes, que son exoplanetas muy grandes y calientes que orbitan cerca de su estrella madre. «Los cuatro nuevos planetas que hemos descubierto tienen temperaturas muy suaves de ‘solo’ 217 a 277 grados centígrados. Estas temperaturas permiten que sobrevivan las nubes y las partículas, que de otro modo serían destruidas por el intenso calor de los Júpiter calientes. Es probable que se descubran por JWST», explica Osborne. Los cuatro planetas recién descubiertos, que son más pequeños en tamaño y tienen un período orbital más largo que el caliente Júpiter, son un primer paso hacia la observación de planetas similares a la Tierra en tránsito.
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