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No es una exoluna … ¿o lo es? Una evaluación cuidadosa de la evidencia para Kepler-1625b-i

  • Título del artículo original: “Loose Ends for the Exomoon Candidate Host Kepler-1625b”
  • Autores:  Alex Teachey, David Kipping, Christopher J. Burke, Ruth Angus, Andrew W. Howard
  • Institución del primer autor: Department of Astronomy, Columbia University, 550 W 120th Street, New York, NY.
  • Estado de la publicación: Enviado a arXiv, open access.
  • Astrobite original:Thats no exomoon… or is it? A careful evaluation of evidence for Kepler-1625b-i“, por Oliver Hall

 

¿Dónde están las lunas?

Si hemos encontrado tantos planetas, ¿por qué no hemos encontrado lunas? Es ampliamente aceptado que existen más planetas que estrellas. En nuestro propio sistema solar, las lunas superan en número a los planetas 12 a 1 (¡y eso es solo las lunas que conocemos!). Por extensión, tendría sentido que existan lunas alrededor de exoplanetas. Sin embargo, es bastante difícil encontrar exoplanetas en absoluto. Encontrar una exoluna, entonces, es aún más difícil y requiere las mediciones más precisas posibles.

Un primer candidato a exoluna fue presentado en un artículo el 2018 (en adelante T18) por los autores de hoy. La señal, similar a la señal que se espera de una exoluna, se notó por primera vez en los datos que el telescopio espacial Kepler tomó de Kepler-1625b, un gigante de gas que a su vez orbita en la zona habitable de su estrella anfitriona. Al observar el tránsito planetario de Kepler-1625b, los autores notaron un segundo tránsito, más débil, que se arrastraba hacia el tránsito planetario; como si estuviera siendo seguido por un objeto más pequeño, ¡tal como lo haría una exoluna! Los autores le dieron seguimiento a estas curvas de luz observando desde el Telescopio Espacial Hubble (HST), que es cuatro veces más preciso que Kepler. Usando HST, encontraron una señal de tránsito lunar más clara, y también notaron que el tránsito planetario ocurrió 77.8 minutos antes de lo esperado. Este cambio en el tiempo de tránsito se llama variación de tiempo de tránsito (TTV, por sus siglas en inglés), y es indicativo de la presencia otra masa en el sistema, ya sea un planeta o una exoluna, “tirando” del planeta en tránsito.

Debido a que la señal del candidato era muy débil, la investigación original fue tratada con mucha cautela y ha llamado la atención de muchos por sus métodos. El artículo de hoy pretende abordar algunas de las posibles razones por las que esta detección podría ser un positivo-falso, así como un artículo reciente de Kreidberg et al. 2019 (de aquí en adelante K19) re-evaluando la señal del HST y llegando a la conclusión de que no hay ninguna señal de la luna.

 

¿Es la inmersión de la curva de luz un artefacto de la corrección de datos?

El T18 originalmente corrigió (o ‘dedujo’) las tendencias a largo plazo en la señal de tránsito usando varias funciones. Los autores consideran si su enfoque original fue demasiado simple e intentan usar algunas funciones más complejas (consulte la Figura 1). Una de estas nuevas funciones elimina el tránsito similar al de una luna de la señal, aunque en cierta medida esto se espera ya que los modelos más complejos tienden a eliminar las señales débiles. Esto resalta lo pequeña que es la señal y lo difícil que es identificarla.

 

Figura 1: Una comparación de diferentes métodos de corrección. Izquierda: datos no corregidos. Derecha: datos corregidos. La línea de puntos es el modelo que resta tendencia (modelo de corrección). El tránsito lunar aparece justo después del tránsito principal. El salto cerca del centro del tránsito se debe a que el HST ajusta sus estrellas de calibración.

 

¿Es la inmersión debido a la actividad estelar?

Las estrellas que muestran manchas estelares en su superficie, dada su actividad magnética, pueden ocasionar inmersiones periódicas en una curva de luz a medida que las manchas estelares giran dentro y fuera de la vista. Si uno de estos puntos causara la señal de tránsito lunar, esperaríamos verla repetida en las observaciones de la estrella. Al observar segmentos aleatorios de las observaciones de Kepler, los autores ajustan una inmersión de la misma duración y profundidad que la del candidato a exoluna. Esto se repitió para 100,000 segmentos aleatorios de datos, y se encontró un descenso similar al tránsito lunar en el 3.8% de los casos. Esto podría deberse al ruido blanco en los datos, y puede que no sea el caso para los datos más precisos del HST. En general, concluyen que no hay evidencia explícita de que la actividad sea una explicación para la señal.


¿La caída y el TTV son causados ​​por un planeta en el sistema?

Otro escenario posible es que la caída y el TTV son causados ​​por un segundo planeta en tránsito. Los autores calculan la probabilidad de que un tránsito permanezca sin ser detectado en los datos de Kepler, pero aparece en los 38 días de datos de HST. Teniendo en cuenta que este hipotético planeta también debe causar una señal de TTV, descubren que debería tener un período orbital de ~ 144 días, con una probabilidad de <0.75% (ver Figura 2). Dadas estas bajas probabilidades, los autores concluyen que un segundo planeta es menos probable que una luna.

 

Figura 2: Izquierda: la probabilidad de que un segundo planeta en el sistema haya evitado la detección por Kepler. Medio: la probabilidad de que este planeta se haya visto en los datos de HST. Derecha: La probabilidad de que estas dos afirmaciones sean ciertas. La probabilidad está en el eje y, y el período orbital está en el eje x. El área sombreada roja es una región donde el planeta no puede existir, dada la duración del tránsito.

 

Lo más importante: ¿la detección puede ser reproducida por otros científicos?

La validación más importante de cualquier descubrimiento científico es su reproducibilidad. Cuando K19 reevaluó los datos en bruto de HST con su propia línea de datos probados y comprobados, descubrieron que un modelo de tránsito de un planeta sin luna proporcionaba un mejor ajuste a los datos; lo que sugiere que la inmersión similar a la luna es un artefacto del proceso de la reducción de datos de T18. K19 realiza múltiples cambios en su canalización que no terminan cambiando su conclusión. En respuesta, los autores de hoy señalan que el método de K19 aumenta levemente la dispersión de los datos, en comparación con los suyos; posiblemente ocultando la señal, aunque no están seguros de por qué esto es así. Se sugiere que un paso en el proceso de K19, que explica la presencia de un tránsito planetario, puede eliminar u ocultar accidentalmente la señal de tránsito. Finalmente los autores señalan que un artículo reciente de Heller et al. (2019) Se recupera la inmersión lunar, aunque de manera no concluyente.

 

¿Qué sigue?

Tal como está, el tránsito original del candidato a exoluna, Kepler 1625-b-i  ha sido validado y refutado por otros científicos. Esto resalta la extrema precisión requerida para detectar incluso una exoluna grande. Los autores del artículo de hoy sugieren que las mediciones de velocidad radial (para confirmar o negar la hipótesis del planeta) pueden ser el próximo paso. Como argumenta K19, los recursos se gastarían mejor en otros objetivos científicos (de hecho, las propuestas para observar Kepler-1625b-i nuevamente con HST han sido rechazadas). Finalmente, la señal que aparece y desaparece de la existencia en función del proceso del análisis de datos muestra que la precisión necesaria para detectar una exoluna está empujando directamente hacia los límites de las capacidades actuales de la ciencia. Como concluyen los autores de hoy, la confirmación adecuada de la existencia de exolunas puede tener que esperar la venida de obcservaciones espaciales adicionales y mejoradas.

Nota: He hecho todo lo posible para hablar sobre el trabajo de hoy de manera imparcial. Para obtener una imagen completa, asegúrese de revisar los documentos discutidos y las discusiones de los propios autores aquí y acá.

 

 

 

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