El subplaneta Neptuno orbita en la «zona habitable» de una estrella enana roja

LED Universidad de Berna, un equipo de investigación internacional descubrió un subcomponenteNeptuno planeta extrasolar Orbita una estrella enana roja. El descubrimiento también se realizó gracias a las observaciones realizadas por el observatorio SAINT-EX en México. SAINT-EX es operado por un consorcio que incluye el Centro para el Espacio y el Hábitat (CSH) de la Universidad de Berna y el Centro Nacional para la Competencia en Investigación de NCCR PlanetS.

Las enanas rojas son estrellas pequeñas y, por lo tanto, más frías que nuestro Sol. Alrededor de estrellas como estas, el agua líquida es posible en planetas más cercanos a la estrella que en nuestro propio sistema solar. La distancia entre un exoplaneta y su estrella es un factor determinante en su descubrimiento: cuanto más cerca está un planeta de su estrella anfitriona, más probable es que sea detectado.

En un estudio publicado recientemente en la revista, Astronomía y astrofísicaEn este estudio, los investigadores dirigidos por la Dra. Nicole Chanch del Centro CSH para el Espacio y el Hábitat de la Universidad de Berna informan el descubrimiento de un exoplaneta TOI-2257 b que orbita una enana roja cercana. Nicole Schanci también es miembro del Centro Nacional de Competencia en Investigación Planetaria, que está dirigido por la Universidad de Berna junto con la Universidad de Ginebra.

Un telescopio especial es parte de la solución

Los exoplanetas que están demasiado lejos de nuestro sistema solar no se pueden observar directamente con un telescopio, son demasiado pequeños y reflejan muy poca luz. Sin embargo, una de las formas de descubrir estos planetas es el método de tránsito. Esto implica el uso de telescopios para buscar caídas en el brillo de una estrella que ocurren cuando los planetas pasan frente a la estrella. Las observaciones repetidas de las caídas en el brillo de la estrella brindan mediciones precisas del ciclo orbital del planeta alrededor de la estrella, y la profundidad del tránsito permite a los investigadores determinar el diámetro del planeta. Cuando se combina con estimaciones de la masa de un planeta a partir de otros métodos, como el uso de mediciones de velocidad radial, se puede calcular la densidad de un planeta.

El planeta TOI-2257 b fue inicialmente identificado con datos de NASASatélite de sondeo de exoplanetas en tránsito macho cabrío telescopio espacial La joven estrella fue observada durante cuatro meses, pero las brechas entre las observaciones significaron que no estaba claro si la disminución del brillo podría explicarse por los tránsitos de un planeta con una órbita de 176, 88, 59, 44 o 35 días.

El Observatorio SAINT-EX es una instalación totalmente automatizada que alberga un telescopio de un metro y tiene su sede en México. Crédito: Instituto de Astronomía, UNAM / E. Cadena

La observación de la estrella con el Telescopio Global del Observatorio Las Cumbres descartó más tarde la posibilidad de que el planeta con un período orbital de 59 días haya causado la disminución del brillo. «A continuación, queríamos ver si era posible un período orbital de 35 días», explica Nicole Shanshi.

El telescopio SAINT-EX con sede en México, en colaboración con CSH y NCCR PlanetS, ha sido diseñado con el propósito de estudiar las enanas rojas y sus planetas con más detalle. SAINT-EX es un acrónimo que significa Búsqueda y Caracterización de Exoplanetas en Tránsito. El proyecto lleva el nombre de Antoine de Saint-Exupery (San X), el famoso escritor, poeta y aviador. SAINT-EX observó un tránsito parcial de TOI-2257 b y pudo confirmar el período orbital exacto del exoplaneta alrededor de su estrella, 35 días. «Después de otros 35 días, SAINT-EX pudo monitorear todo el tránsito, lo que nos brindó más información sobre las características del sistema», dice el coautor Robert Wells de CSH, quien participó en el procesamiento de los datos.

Un planeta templado con una órbita irregular.

Con un período orbital de 35 días, TOI-2257 b gira alrededor de la estrella anfitriona a una distancia a la que es posible que haya agua líquida en el planeta y, por lo tanto, pueden existir condiciones favorables para el surgimiento de la vida. Los planetas en la llamada «zona habitable» cerca de una pequeña enana roja son fáciles de estudiar porque sus períodos de órbita son más cortos y, por lo tanto, se pueden observar con más frecuencia. El radio de TOI-2257 b (2,2 veces más grande que la Tierra) indica que el planeta es bastante gaseoso, con una alta presión atmosférica que no favorece la vida.

Archivos de píxeles de destino TESS para los sectores 14, 20, 21 y 26 observados por TOI-2257, que fueron generados por tpfplotter (Aller et al. 2020). Las ranuras utilizadas para la extracción fotométrica por la tubería SPOC se muestran como regiones sombreadas en rojo. El catálogo Gaia DR2 (Gaia Collaboration 2018) está trazado de forma exagerada, con todas las fuentes de hasta 6 magnitudes, a diferencia de TOI-2257, mostradas como círculos rojos. Observamos que el tamaño del símbolo es proporcional a la variación del tamaño. Si bien la estrella está relativamente aislada, hay una pequeña cantidad de contaminación de fuentes externas, que oscila entre el 2 y el 5 % del flujo total. Crédito: DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202142280

«Descubrimos que TOI-2257 b no tiene un orbital concéntrico circular», explica Nicole Shansch. De hecho, es el planeta más exótico que orbita una estrella fría jamás descubierto. «En términos de habitabilidad, son malas noticias», continúa Nicole Shanchy. «Si bien la temperatura promedio del planeta es cómoda, varía de -80 grados centígrados a aproximadamente 100 grados centígrados, dependiendo de dónde se encuentre el planeta en su órbita, lejos o cerca de la estrella». Una posible explicación de esta sorprendente órbita es que un planeta gigante en el sistema acecha y perturba la órbita de TOI 2257 b. Las observaciones adicionales que midan la velocidad radial de la estrella ayudarán a confirmar la excentricidad central y buscarán posibles planetas adicionales que no se puedan observar durante los tránsitos.

Filtro para monitorear con JWST

El Telescopio Espacial James Webb (JWST), que se lanzó con éxito el 25 de diciembre, revolucionará la búsqueda de atmósferas de exoplanetas. Con el fin de priorizar buenos candidatos para observaciones utilizando JWST, se ha desarrollado un espectrofotómetro de transmisión (TSM) que clasifica varias propiedades del sistema. El TOI-2257 b está bien posicionado con respecto a TSM y es uno de los objetivos secundarios más atractivos de Neptune para futuras observaciones. «En particular, el planeta se puede estudiar en busca de signos de características como el vapor de agua en la atmósfera», concluye Nicole Shansh.

Referencia: «TOI-2257 b: El subNeptuno excéntrico de largo alcance pasa a través de una enana M cercana» por N. Schanche, FJ Pozuelos, MN Günther, RD Wells, AJ Burgasser, P. Chinchilla, L. Delrez y E. Ducrot, LJ Garcia, Y. Gómez, Maqueo Chew, E. Jofré, BV Rackham, D. Sebastian, KG Stassun, D. Stern, M. Timmermans, K. Barkaoui, A. Belinski, Z. Benkhaldoun, W. Benz, A. Perilla, F. Boshi, A., Bordanov, D.; Charbonneau, J. L. Christiansen, CA Collins, B.-O. Demore, M.; Dévora Bagaris, c. De Witt, Dr.; Dragomir, c. Dansfield, E. Forlán, M. Gaschoy, M. Gillon, C. Jenelka, M.A. K. Heng, CE Henze, K. Hesse, SB Howell, E. Jehin, J. Jenkins, EN Jensen, M. Kunimoto, DW Latham, K. Lester, K. McLeod, I.Mireles, CA Murray, P. Niraula , PP Pedersen, D. Queloz, EV Quintana, G. Ricker, A. Rudat, L. Sabin, B. Safonov, U. Schroffenegger, N. Scott, S. Seager, I. Strakhov, AHMJ Triaud, R. Vanderspek, M Fizzy y Ji Wen, 7 de enero de 2022, disponible aquí. Astronomía y astrofísica.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202142280