Buscando exoplanetas con ESPRESSO. ¿Un cafecito?

Título del artículo original: HD22496b: the first ESPRESSO standalone planet discovery.
Autores: J. Lillo-Box, J. P. Faria, A. Suárez Mascareño, P. Figueira, S.G. Sousa, H. Tabernero, C. Lovis, A.M. Silva, O.D.S. Demangeon, S. Benatti, N.C. Santos, A. Mehner, F.A. Pepe, A. Sozzetti, M.R. Zapatero Osorio, J.I. González Hernández, G. Micela, S. Hojjatpanah, R. Rebolo, S. Cristiani, V. Adibekyan, R. Allart, C. Allende Prieto, A. Cabral, M. Damasso, P. Di Marcantonio, G. Lo Curto, C.J.A.P. Martins, D. Megevand, P. Molaro, N.J. Nunes, E. Pallé, L. Pasquini, E. Poretti, S. Udry.
Institución del primer autor: Departamento de Astrofísica, Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA), Madrid, España.
Estado de la publicación: Aceptado para publicación en Astronomy & Astrophysics. Acceso abierto en arXiv.org.

La percepción humana del mundo en que vivimos ha cambiado drásticamente con el pasar del tiempo. Hace un poco más de 100 años, no teníamos claro si la Vía Láctea era todo el Universo o sólo una pequeña parte de él. Ahora tenemos claro que la Vía Láctea es una galaxia relativamente común, que el Sol es una estrella relativamente común, y quizás, que las estrellas con planetas también son relativamente comunes.
En 1992, Wolszczan y Frail anunciaron la primera detección inequívoca de un planeta orbitando una estrella que no es el Sol (extrasolar). ¡De hecho, descubrieron dos planetas! Desde entonces, hemos descubierto cerca de 5000 planetas extrasolares en casi 20 años. De hecho, lo más probable es que una de cada seis estrellas en nuestra galaxia tiene un planeta del tamaño de la Tierra. Y la Vía Láctea tiene del orden de 100 mil millones de estrellas. Cien mil MILLONES de estrellas.

Estamos encontrando exoplanetas cada vez más rápido, en parte gracias a nuevos instrumentos. El artículo de hoy es acerca de uno de ellos, y uno de sus primeros logros.

ESPRESSO: Más allá de la sobremesa

En las alturas del árido desierto de Atacama, en el norte de Chile, están instalados varios de los observatorios más importantes del mundo. Eligieron esta remota ubicación debido a la inmensa elevación de los Andes, y la baja humedad, sólo superada por el Polo Sur. El observatorio VLT (Very Large Telescope, o telescopio muy grande en Inglés), está ubicado en el Cerro Paranal. Consiste de 4 telescopios, cada uno con un espejo de 8,2 metros de diámetro (de los más grandes del mundo), y 4 telescopios auxiliares de 1,8 metros de diámetro. El observatorio ha sido extraordinariamente exitoso hasta la fecha: obtuvo la primera imagen directa de un exoplaneta, consiguió seguir estrellas individuales alrededor del agujero negro al centro de la galaxia, y encontró algunas de las estrellas más antiguas del Universo, entre muchos otros logros.

En 2017, VLT recibió un nuevo espectrógrafo, un instrumento que descompone la luz de las estrellas, así como las gotas de lluvia hacen un arcoiris. El nuevo instrumento se llama ESPRESSO (Espectrógrafo Echelle para Exoplanetas Rocosos y Observaciones Espectroscópicas Estables, en Inglés). El espectrógrafo es utilizado principalmente para analizar luz estelar, buscando pequeñas variaciones en el color de la estrella. Si la estrella tiene uno o más planetas, la estrella (y sus planetas) orbitan el centro de masa del sistema, y el movimiento de la estrella la hace cambiar de color por el Efecto Doppler. Esto también pasa en el Sistema Solar, aunque no es observable a simple vista. ESPRESSO es uno de los espectrógrafos más precisos del mundo. Y entre paréntesis, me apetece un poco de cafeína.

Buscando exoplanetas con ESPRESSO

En el artículo de hoy, los autores presentan el primer exoplaneta encontrado en una búsqueda ciega con datos exclusivamente de ESPRESSO. Una búsqueda ciega significa que las estrellas observadas no fueron seleccionadas especialmente por que pensábamos que era probable que tuvieran planetas. Los autores usaron 41 observaciones de ESPRESSO, cada una de ellas de 15 minutos de duración. En otras palabras, 10 horas, 15 minutos de datos en total, una cantidad relativamente menor. Combinaron los datos con el espectrógrafo HARPS (Buscador de Planetas por Velocidad Radial de Alta Precisión, por sus siglas en Inglés), pero el exoplaneta fue detectado con datos exclusivos de ESPRESSO.

La estrella que observaron se llama HD 22496, y queda aproximadamente a 45 años-luz de la Tierra, o sea es relativamente cercana. Es una estrella tipo K, 25% más fría que el Sol, con aproximadamente 70% de la masa y 50% del diámetro del Sol. La estrella rota sobre sí misma cada 35 días aproximadamente, más lentamente que el Sol.

El planeta sencillamente se llama igual que la estrella pero con la letra b al final (HD 22496b). Es un planeta más o menos grande, con una masa de aproximadamente 5.57 masas terrestres. Dependiendo de la orientación espacial del sistema estrella-planeta, podría incluso tener un máximo de 16 masas terrestres. Está justo en medio de la transición entre los planetas rocosos (como la Tierra y Marte) y los sub-Neptunianos. El planeta está muy cerca de su estrella, completando su órbita en tan sólo 5 días. De hecho, ESPRESSO es tan preciso, que lograron determinar que el período del planeta (cúanto se demora en orbitar su estrella, o un “año”) es 5 días, 2 horas, 10 minutos y 37 segundos, con un error de 22 segundos.

Conclusiones

Un planeta como éste es muy importante para entender el proceso de formación planetaria. En el Sistema Solar, los planetas tan grandes como éste están a grandes distancias del Sol (Júpiter, Saturno, Neptuno y Urano). Pero, por algún motivo, este gran planeta está muy cerca de su estrella. ¿Cómo es que esto ocurre?

En el Sistema Solar no hay ningún planeta en el rango de masas que los autores atribuyen al planeta que descubrieron. Esos planetas de masas intermedias existen en otras estrellas, y no está claro cómo es que eso llega a pasar o a prevenirse.

Aunque este planeta es probablemente demasiado caliente para albergar vida, ESPRESSO y otros instrumentos continúan la incansable búsqueda de planetas habitables. La interrogante de si existe vida más allá de la Tierra es una de las preguntas más importantes de la historia de la humanidad.

Y ahora, si me disculpan, me voy a tomar un café.