Un mundo acuático descubierto transitando una estrella cercana

Concepción artística de la super-Tierra descubierta orbitando la estrella GJ1214. El planeta GJ1214b fue hallado por el proyecto MEarth, que utiliza tecnología disponible en el estante de los astrónomos aficionados para detectar exoplanetas en tránsito. Crédito: David Aguilar/HSCFA.

Los astrónomos anunciaron que han descubierto una "super-Tierra" orbitando una estrella enana roja a solo 40 años luz de la Tierra. Encontraron este planeta cercano, con una pequeña flota de telescopios terrestres no más grandes que los que muchos astrónomos aficionados tienen en sus patios traseros. Aunque la super-Tierra es demasiado caliente para sostener la vida, el descubrimiento muestra que las actuales tecnologías basadas en tierra son capaces de encontrar planetas del tamaño de la Tierra, en órbitas favorables a la vida.

Una súper-Tierra se define como un planeta entre una y diez veces la masa de la Tierra. El mundo recién descubierto, GJ1214b, posee 6,5 veces la masa de la Tierra. Su estrella, GJ1214, es una pequeña estrella roja de tipo M, con la quinta parte del tamaño del sol. Tiene una temperatura superficial de unos 4.900 grados y una luminosidad de sólo tres milésimas del brillo del sol.

GJ1214b orbita alrededor de su estrella una vez cada 38 horas a una distancia de solo 2 millones de kilómetros. Los astrónomos estiman que la temperatura del planeta es de unos 200 grados centígrados. Si bien es caliente como un horno, aún es más frío que cualquier otro planeta en tránsito conocido, debido a que orbita una estrella muy tenue que emite sólo tres milésimas de la energía por segundo de nuestro sol.

Aprovechando el tránsito de GJ1214b, esto es, como cruza por delante de su estrella, los astrónomos fueron capaces de medir su radio, que es aproximadamente 2,7 veces el de la Tierra. Esto hace que GJ1214b sea uno de los dos más pequeños mundos en tránsito que los astrónomos han descubierto, el otro es CoRoT-7-B. La densidad resultante sugiere que GJ1214b se compone de cerca de tres cuartas partes de agua y otros hielos, y el resto de roca. También hay indicios de que el planeta tiene una atmósfera gaseosa de hidrógeno y helio.

"A pesar de su temperatura caliente, este parece ser un mundo acuático", dijo Zachory Berta, un estudiante graduado en el Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), que vio la primera pista del planeta entre los datos. "Es mucho más pequeño, más frío y más parecido a la Tierra que cualquier otro exoplaneta conocido."

Berta agregó que parte del agua del planeta debe estar en forma de materiales exóticos como el hielo VII, una forma cristalina de agua que existe a presiones superiores a 20.000 veces la terrestre a nivel del mar.

Los astrónomos descubrieron el nuevo planeta mediante el Proyecto MEarth, un conjunto de ocho telescopios idénticos con sistemas ópticos RC de 16 pulgadas de diámetro, que controlan una lista preseleccionada de 2.000 estrellas enanas rojas. Cada telescopio se apoya sobre un Software Bisque Paramount de alta precisión y redirecciona la luz a un CCD U42 Apogee, que muchos aficionados también usan.

"Desde que encontramos esta super-Tierra utilizando un pequeño telescopio con base en tierra, esto significa que cualquier persona con un telescopio similar y una cámara CCD puede detectarlos también. Los estudiantes de todo el mundo ahora pueden estudiar esta súper-Tierra!", dijo David Charbonneau del CfA, autor principal y director del proyecto MEarth.

MEarth busca estrellas que periódicamente disminuyen en brillo, a causa de los planetas que se cruzan por delante (o en tránsito) de sus estrellas. Durante ese mini-eclipse, el planeta bloquea una pequeña porción de la luz de la estrella, por lo que es más tenue. Utilizando innovadoras técnicas de tratamiento de datos, los astrónomos pueden desentrañar la señal indicadora de un planeta en tránsito y distinguirlo de los "falsos positivos", tales como estrellas dobles eclipsantes.

La misión Kepler de la NASA también utiliza los tránsitos para buscar planetas del tamaño de la tierra orbitando estrellas como el Sol. Sin embargo, estos sistemas son tenues hasta una parte en diez mil del brillo de la estrella. La mayor precisión necesaria para detectar estos tránsitos significa que esos mundos sólo se pueden encontrar desde el espacio.

En contraste, una súper Tierra que transita una pequeña estrella enana roja produce una disminución más pronunciada en el brillo que se puede detectar desde el suelo. Los astrónomos, entonces, utilizan instrumentos como el espectrógrafo HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) en el Observatorio Europeo del Sur (ESO) para medir la masa del acompañante y confirmar que es un planeta, como lo hicieron con este descubrimiento.

Cuando los astrónomos compararon el radio medido de GJ1214b con el de los modelos teóricos, encontraron que el radio observado excede la predicción del modelo, incluso asumiendo un planeta de agua pura. Algo más de la superficie sólida del planeta puede estar bloqueando la luz de la estrella; en concreto, una atmósfera circundante.

El equipo también toma nota de que, si tiene una atmósfera, los gases casi seguro que no son primordiales. El calor de la estrella está gradualmente evaporando la atmósfera. Durante la vida del planeta, varios millones de años, gran parte de la atmósfera original se puede haber perdido.

El siguiente paso para los astrónomos es tratar directamente de detectar y caracterizar la atmósfera, lo que requerirá un instrumento basado en el espacio como el Telescopio Espacial Hubble de la NASA. GJ1214b está a sólo 40 años luz de la Tierra, dentro del alcance de los observatorios actuales.

"Dado que este planeta está tan cerca de la Tierra, El Hubble debería ser capaz de detectar la atmósfera y determinar de que está hecha", dijo Charbonneau. "Eso hará de este planeta la primera super-Tierra con un ambiente confirmado, a pesar de que la atmósfera probablemente no será favorable a la vida tal como la conocemos."

"El futuro para nuevos descubrimientos es brillante", dijo Donald Terndrup, director del programa de la NSF en la División de Ciencias Astronómicas, "Como este descubrimiento se hizo al principio del proyecto MEarth, puede haber muchos super-Tierras alrededor de estrellas frías. El equipo del Dr. Charbonneau también puede descubrir mundos extraños o inesperados, y esto nos mostrará cuán comunes o raros pueden ser planetas como el nuestro, ampliando aún más las fronteras de la ciencia astronómica."

Fuente:
Waterworld Discovered Transiting a Nearby Star

Más información y datos útiles:
• GJ1214b
• CoRoT-7-B
• Misión Kepler
• Telescopio espacial Hubble
• Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA)