En busca de nuevas Tierras

Título original: “An Earth-sized Planet around an M5 Dwarf Star at 22pc”

Autoras/es: Teruyuki Hirano, Fei Dai, John H. Livingstone, et al. 

Institución del primer autor: Astrobiology Center, Osawa, Mitaka, Tokyo, Japón

Estado del artículo: Acceso abierto en arXiv, aceptado para publicación en The Astronomical Journal (AJ).

En busca de nuevas Tierras

Uno de los principales métodos de detección de exoplanetas es el de Tránsitos. ¡Gracias a este se han confirmado más del 75% de los exoplanetas conocidos hasta la fecha! Para ello, el planeta debe pasar justo al frente de su estrella desde nuestro punto de vista, y se mide el brillo de la estrella con y sin el planeta al frente de ella (ver Figura 1).

Figura 1: En el método de Tránsitos, un exoplaneta pasa delante de su estrella anfitriona, causando una disminución en la curva de luz.

Dentro del estudio de exoplanetas, muchas investigaciones se enfocan en encontrar planetas similares a la Tierra. Es por esto que la búsqueda de este tipo de planetas se centra en estrellas de baja masa, ya que la zona habitable de estas estrellas es más cercana a ellas, lo que favorece el tránsito de sus planetas. 

El número de planetas conocidos gracias a los tránsitos que tengan un radio de 1.5 radios terrestres o menos, y que orbitan alrededor de estrellas cercanas de baja masa es bastante escaso: sólo 14 planetas en 8 sistemas dentro de un radio de 30 kilo pársec (kpc) en Enero de 2023, incluyendo los 7 exoplanetas alrededor de TRAPPIST-1 (ver Figura 2), que es una estrella roja enana ultra-fría. Los planetas pequeños alrededor de estrellas enanas tipo M son un buen laboratorio para explorar diversas atmósferas en planetas rocosos y también para explorar las condiciones en que puedan existir otros planetas terrestres habitables.

Figura 2: Impresión artística del sistema planetario alrededor de TRAPPIST-1, estrella que contiene, hasta ahora, la mayor cantidad de planetas terrestres alrededor de su zona habitable (Crédito: NASA/JPL-Caltech).

K2-415b: ¡un nuevo planeta alrededor de una enana roja!

En el artículo, los y las autoras reportan la confirmación de un planeta alrededor de la estrella K2-415 (EPIC 211414619), que corresponde a una estrella de tipo espectral M5 y que se encuentra a una distancia de 22 pársec (pc). Esta estrella fue observada entre Diciembre de 2017 y Febrero de 2018 con la Misión Reutilizada de Kepler o “Kepler’s Repurposed Mission”, K2. Luego fue observada nuevamente entre Octubre y Diciembre de 2021 con la misión TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) (ver Figura 3). En aquellas primeras observaciones sólo se encontró un planeta candidato con un posible periodo de P = 4.02 días alrededor de la estrella.

Figura 3: curvas de luz de K2-415 obtenidas con K2 (arriba) y TESS (abajo) (Crédito: Figura 1 del texto, adaptada).

En el artículo describen el seguimiento que se le hizo a la estrella y su planeta con el telescopio Subaru de 8.2 metros, que se encuentra en Hawaii, y con el cual se obtuvo además espectroscopía de alta resolución. También se hicieron observaciones con el telescopio WIYN en Kitt Peak, Arizona; y destacan que pudieron descartar escenarios de posibles falsos positivos para la detección del planeta. 

Para la estrella, obtienen una temperatura efectiva de 3173 ± 53 K, una masa estelar de 0.16 masas solares, y un radio de 0.19 radios solares. Además, usando el método de velocidades radiales, también obtienen importantes parámetros orbitales de K2-415b, como un radio de 1.015 ± 0.051 radios terrestres, una masa de 3.0 ± 2.7 masas terrestres, un semi-eje mayor de la órbita de a = 0.027 ± 0.0002 unidades astronómicas (UA), y una inclinación de la órbita de i = 89.32 ± 0.41 grados. 

A pesar de que la incertidumbre en el cálculo de la masa es bastante grande,  los y las autoras señalan que el exoplaneta pareciera seguir la tendencia de otros planetas pequeños con composición similar a la Tierra (lo que se puede estudiar gracias a la espectroscopía) y que se encuentran alrededor de estrellas de baja masa. En este caso, por ejemplo, suponiendo que se tratara de un exoplaneta compuesto mayormente de hierro que tenga un radio de 1.015 radios terrestres, el límite de masa superior es de unas 2.2 masas terrestres, lo que pareciera ser el caso para K2-415b.

Un caso especial

K2-415 es la estrella más cercana que alberga un planeta que se ha identificado con Kepler/K2, y hasta ahora una de las estrellas de más baja masa que tiene un planeta terrestre alrededor. Además, a día de hoy hay tan sólo 10 estrellas más frías que K2-415 que albergan planetas de tránsito, y 7 de ellas incluso son más lejanas que ella. Es por esto, que debido a su cercanía, K2-415 podría ser un blanco perfecto para caracterizar atmósferas de planetas como la Tierra, especialmente los que tienen una temperatura de equilibrio relativamente baja (Teq < 500 K). 

En el artículo proponen monitorear la velocidad radial de K2-415 para poder disminuir la incertidumbre en el cálculo de la masa y para potencialmente descubrir otros planetas que transiten alrededor de la estrella, además de observaciones espectroscópicas con JWST/NIRSpec, para caracterizar la composición de atmósfera del exoplaneta en detalle. (En este astrobito puedes leer sobre la composición de exoplanetas).

Y también haría falta encontrar formas de llegar a planetas como éste, ¡o aprender a cuidar el nuestro!