¡Ups, tus exoplanetas están mal!

• Título original: The standard RV equation uses ω_p, not ω_∗
• Autores/as: Aaron Householder y Lauren Weiss.
• Institución del primer autor: Yale University, 52 Hillhouse, New Haven, CT 06511, USA.
• Estado: publicado en arXiv.
• Etiquetas: exoplanetas, programar, software, velocidades radiales.

¿Acaso se equivocan nunca los astrónomos y astrónomas? Muchos pensaréis que no, que somos siempre muy curosos con nuestro datos e análisis, y que nunca dejaríamos escapar ningún detallito. Pero resulta que este pensamiento está equivocado (valga la rebundancia): nos equivocamos en muchas ocasiones, y a veces incluso en masa…

Exoplanetas y longitudes de periastro

Cuando un nuevo planeta es anunciado, normalmente se describe con su periodo orbital, y su masa o tamaño dependiendo de si ha sido descubierto con el método de la velocidad radial o del tránsito. En el primero de los casos, se observa la variación en frequencia de las líneas espectrales de absorción de la estrella madre para deducir que esta se está moviendo debido al tirén gravitatorio de un exoplaneta en órbita. Esto es posible gracias al efecto Doppler, que cambia la frequencia de luz emitida por un objeto a medida que este cambia su velocidad hacia nosotros. Así pues, a diferencia de en el caso del tránsito, se puede observar el efecto el planeta durante toda su órbita y no solamente durante una pequeña fracción de ésta. De este modo, se introducen nuevos parámetros orbitales más allá del periodo: la eccentricidad de la órbita y el ángulo del periastro.

Como dijo nuestro amigo Johannes Kepler en su día y se muestra en la Figura 1, todas las órbitas planetarias no son circulares, sino elípticas, con la estrella en uno de los focos de la elipse. A partir de la segunda ley de Kepler, sabemos que la velocidad de un objeto en una órbita elíptica cambia con el tiempo, siendo esta más alta cerca del periastro, cuando se encuentra cerca de su estrella, y más baja cerca del afelio, cuando se encuentra lejos de ella. La eccentricidad nos describe como se distancia la órbita de un circulo, siendo un valor de 0 un círculo perfecto, y cuanto mayor más parecida a una elipse tirada de los lados, mientras que el ángulo del periastro ω_p indica el ángulo de esta elipse con el observador. Así es para los exoplanetas también. Pero hay un pequeño detalle: con el método del tránsito no observamos la órbita de planeta ni medimos su ángulo del periastro ω_p, sino que observamos el movimiento de la estrella entorno al centro de masas común, descrito con su propio ángulo del periastro ω_∗, que está desfasado 180 grados de el del planeta. ¡Y parece que muchos no tomaron nota!

La causa del error: un glitch en el sistema

El astrónomo inteligente no es el que hace todas las cálculos meticulosamente a mano para cada uno de sus casos de estudio, sino el que escribe un software que lo hace por él decenas o centenares de veces con la menor cantidad de clics posibles. Si no, ¡imagínate descubrir millones de estrellas y galaxias y exoplanetas a mano! Pero aún más inteligente es el astrónomo que sabe que alguien más ha hecho este software, y que por lo tanto solo hace falta descargárselo y leerse el manual.

En el caso del estudio de exoplanetas con el método de la velocidad radial, estos softwares existen y uno de ellos se llama el Radial Velocity Modeling Toolkit (RadVel en corto). Según su manual de instrucciones, RadVel detecta y modela las órbitas de exoplanetas citando el ángulo del periastro de su estrella, ω_∗. Por lo tanto, cuando los astrónomos hacen un descubrimiento con RadVel, se aseguran de añadir o quitar 180 grados de lo reportado por el programa. Sin embargo, los autores de este artículo se percataron que otros programas similares como TTVFast, producían el mismo ángulo que RadVel, pese a modelar las órbitas con ω_p en lugar de ω_∗. Entonces, alguien lo hace mal por 180 grados.

Los autores indagaron en el código de RadVel y descubrieron que, ciertamente, el modelaje de la curva de luz de la estrella con el tiempo está invertido por 180 grados. Siendo este software ampliamente usado por la comunidad astronómica, se embarcaron en una misión para encontrar cuántos trabajos publicados mencionan al ángulo de periastro equivocado, y el resultado no fue demasiado esperanzador.

La magnitud del problema y qué hacer con él

Los autores del artículo buscaron en el archivo de exoplanetas de la NASA publicaciones que citaran a RadVel, que contienen planetas detectados con el método de la velocidad radial, y que citaran el ángulo del periastro del planeta con incertidumbres de medida, y encontraron 54 publicaciones con 265 valores que coincidían, todos ellos probablemente equivocados por 180 grados. Esta lista es incompleta debido a descubrimientos que no han sido publicados en este archivo aún y debido a la falta de una inspección a fondo de cada artículo anunciando un nuevo descubrimiento, pero 256 modelajes erróneos son una fracción muy importante de los más de 5,000 conocidos en total, y que irá en aumento debido al incrementado uso de programas automáticos en la astronomía.

Los autores del artículo no pueden cambiar las publicaciones, pero piden que de ahora en adelante en las nuevas publicaciones se explicite claramente el sistema de coordenadas usado para las medidas, especialmente ahora que es cada vez más fácil combinar descubrimientos hechos a partir del método de la velocidad radial con ciencia de imagen y astrometría, para la cuales se necesita un modelaje consistente de la órbita. Pero si algo nos dice este evento sobre la astronomía y el método científico en la actualidad, es que se debe de ir con cuidado a la hora de usar programas escritos por otros, y especialmente con las convenciones de coordenadas que estos usan. Y sobretodo, que ni siquiera los astrónomos y astrónomas son infalibles.