¿Es Kepler-1625B I la primera luna extrasolar?

• Título del artículo original: “HEK VI: On the Dearth of Galilean Analogs in Kepler and the Exomoon Candidate Kepler-1625b I“
• Autores: A. Teachey, D. M. Kipping & A. R. Schmitt
• Institución del primer autor: Universidad de Columbia en Nueva York, EEUU.
• Estado de la publicación: Enviado a arXiv el 26 de julio de 2017.

Una luna extrasolar, o exoluna, es el nombre por el cual se le conoce a un satélite natural de un exoplaneta. Es decir, una luna localizada en otro sistema estelar. Hasta el momento ninguna exoluna ha sido detectada, por ende, no se ha confirmado la existencia de estos satélites fuera de nuestro sistema solar. Es por eso que la comunidad científica creó gran auge alrededor del artículo de hoy; cuando el grupo ‘Cazando Exolunas con Kepler’, HEK por sus siglas en inglés, publicó un manuscrito a ArXiv anunciando que posiblemente han localizado la primera exoluna alrededor del planeta Kepler-1625B.

En nuestro sistema solar se han encontrado 181 lunas y fuera de él se ha confirmado la existencia de sobre 3,500 planetas. La abundancia de planetas que orbitan otras estrellas, combinada con la abundancia de lunas en nuestro propio sistema indican que es razonable asumir que la existencia de exolunas sea común. Muchos científicos atribuyen la ausencia de detección a una escasez de tecnología de alta resolución y al pequeño tamaño de dichos objetos. Con intenciones de realizar este descubrimiento, una diversidad de métodos para detectar exolunas han sido propuestos por diferentes equipos de investigación. Uno de estos grupos lo es HEK, liderado por el Dr. David Kipping  y establecido en la Universidad de Columbia. Desde 2011, el proyecto HEK se ha dedicado a buscar exolunas haciendo uso del telescopio espacial Kepler, pero sin éxito. El método propuesto por HEK consta del uso de las famosas curvas de tránsito de Kepler, sin embargo, no es el mismo proceso que comúnmente sería utilizado para detectar exoplaneta.

Figura 1: Efectos de la presencia de una exoluna en la curva de luz del tránsito de un planeta. Cómo modifica una exoluna la curva de luz de un planeta. Tomado de : http://keplerlightcurves.blogspot.com.es/2012/10/exomoon-candidate-profile-for-kid.html .

La presencia de una exoluna se manifiesta a través de dos comportamientos específicos en las curvas de luz 1)variaciones y desplazamientos laterales del tránsito; y 2)depresiones mas profundas en el tránsito. Un ejemplo del efecto de ambos comportamientos se puede observar en la Figura 1. El primero se conoce como variaciones en el momento del tránsito & variaciones en la duración del tránsito (TTV & TDV, por sus siglas en inglés). Este efecto es causado por la presencia de la luna ‘frente a la órbita’ del planeta, la misma hala gravitacionalmente al planeta haciendo que orbite más rápidamente. Similarmente, produce un efecto de retardación si se encuentra ‘detrás de la órbita del planeta’. Sin embargo, estas variaciones de tiempo de tránsito serán bastante pequeñas y también pueden ser causadas por otros planetas del sistema. El segundo comportamiento que indica la presencia de una exoluna lo son las inmersiones de luz más profundas y se observan dependiendo de dónde, en su órbita, está luna al momento del tránsito. En otras palabras, una luna produciría a una pequeña inmersión en la luz de la estrella antes o después de que el planeta cree una gota más grande, o podría aumentar la cantidad de luz que está bloqueada mientras el planeta transita. Dado esta características, peculiares de las exolunas, la curva de luz no será la misma en ninguna de las dos órbitas consecutivas, por lo que se necesitan un montón de tránsitos para confirmar que el efecto es real. Al menos una docena de tránsitos del planeta frente a su estrella serían necesarios para tener alguna posibilidad de detectar la exoluna del planeta.

En el artículo de hoy, Teachey et.al (parte del equipo HEK) estudian las curvas de luz de 283 planetas, con un rango de masas que va desde la masa de la Tierra hasta la masa de Jupiter y un rango del eje semi-mayor varía de 0.1-1.0 unidades astronómicas (UA), buscando indicadores de exolunas. El equipo realizó un riguroso análisis de múltiples etapas tomando los datos y comparándolos con dos modelos de sistemas con exolunas: uno con una sola luna, y uno con un ‘sistema galileano’ de cuatro lunas grandes. Finalmente, los resultados sugieren que las exolunas son bastante escasas alrededor de los planetas en el rango de ejes semi-mayores elegido (0.1-1.0 UA). Este resultado respalda previos resultados teóricos que sugieren que las lunas pueden perderse a medida que los planetas emigran hacia adentro. Sin embargo, dado los límites estadísticos del análisis, es difícil determinar si las lunas son escasas en las porciones internas de los sistemas exosolares, o si simplemente no hay suficientes datos y tiempo computacional para realizar un hallazgo. Por otro lado, si la escasez de exolunas puede ser leída como un indicador fiable de la migración, los resultados indican que gran parte de los planetas del conjunto han emigrado a su ubicación actual.

Figura 2: Histograma de la “significación” de una detección OSE para varios cientos de KOIs, la prueba que reveló la presencia de un posible candidato con Kepler-1625b.

¡La sorpresa fue encontrar un candidato sobresaliente, Kepler-1625b I (KOI-5084.01), localizado a 4,000 años luz de distancia! Aunque la confianza estadística es de 4,4 sigma, no lo suficientemente alta para asegurar que el descubrimiento sea real, la especulación ha arrasado con las redes sociales. Si confiamos en los datos, ¡esto significaría el descubrimiento de la primera exoluna! Los datos indican que la luna es del tamaño de Neptuno y que orbita un planeta similar a Júpiter en tamaño, pero diez veces en masa (casi una enana marrón), a una distancia de 1.300.000 kilómetros. Este sistema planeta-luna orbita a su vez alrededor una estrella que es 1,7 veces más grande que el Sol. Todo suena ideal, pero debemos considerar que Kepler-1625b I podría ser una ilusión creada por el análisis de los datos. A pesar de que este candidato a exoluna ha pasado por una minuciosa inspección preliminar, los autores enfatizan que los datos de Kepler son insuficientes para hacer una declaración concluyente sobre la existencia de esta luna. Por ende, han asegurado tiempo de observación con el Telescopio Espacial Hubble (HST, por sus siglas en inglés) para octubre de este año.

Figura 3: Los tres tránsitos de Kepler-1625b observados con Kepler, superpuestos con 100 dibujos del modelo posterior. La línea negra es el modelo máximo a-posteriori.

Los científicos piden discreción al respecto, puesto que muchas noticias han sido publicadas sin necesariamente explicar que es un candidato que aun falta por confirmar. De hecho, el primer autor, Alex Teachey, inmediatamente publicó un artículo en Scientific American. En este artículo, Teachey explica en detalle la posición que tienen con respecto al posible descubrimiento. En el mismo señala: “Debido a que un descubrimiento como este sería de gran importancia, hemos procedido con mucha cautela hasta el momento. Muchas veces hemos visto cómo un ‘sensacional descubrimiento científico’ anunciado en los medios de comunicación puede evaporarse bajo un escrutinio adicional. Seamos claros: no estamos tratando de evitar la vergüenza; el anuncio y la retracción subsecuente de resultados potencialmente innovadores tienen el efecto de erosionar la confianza del público en la ciencia a través del tiempo. Nuestro interés principal es no contribuir a ese problema.”

Por el momento, nos toca esperar que el equipo HEK confirme sus resultados usando el HST en octubre. Así que, ¡ALERTA! Recordemos que la detección de una exoluna podría establecer el comienzo de una nueva ciencia dentro del campo exoplanetario denominada como: ciencia exolunar.