Durante más de una década, los astrónomos han buscado planetas en órbita alrededor de AU Microscopii, una estrella cercana que todavía está rodeada por un disco de escombros que quedó de su formación. Ahora, un grupo de científicos, utilizando datos del Satélite de Estudio de Exoplanetas en Transito de la NASA (TESS) y el Telescopio Espacial Spitzer, ya retirado, informan sobre el descubrimiento de un planeta tan grande como Neptuno que rodea a la joven estrella en poco más de una semana.
El sistema, conocido como AU Mic para abreviar, proporciona un laboratorio único para estudiar cómo se forman los planetas y sus atmósferas, y cómo posteriormente evolucionan e interactúan con sus estrellas.
«AU Mic es una joven estrella enana de tipo M cercana. Está rodeada por un vasto disco de escombros en el que se han rastreado cúmulos de polvo en movimiento, y ahora, gracias a TESS y Spitzer, descubrimos que tiene un planeta con una medida directa de tamaño«, comenta Bryson Cale, estudiante de doctorado en la Universidad George Mason en Fairfax, Virginia. «No hay otro sistema conocido que marque todas estas casillas importantes«, insiste.
El nuevo planeta, AU Mic b, se describe en un documento escrito por Cale y dirigido por su asesor Peter Plavchan, profesor asistente de física y astronomía en George Mason. Su informe fue publicado ayer miércoles 24 de junio en la revista Nature.
AU Mic b aparece en un nuevo póster de la NASA disponible en inglés y español, parte de una serie denominada “Galaxy of Horrors” (Galaxia de los horrores). La divertida e informativa serie fue el resultado de una colaboración de científicos y artistas y fue producida por la Oficina del Programa de Exploración de Exoplanetas de la NASA.
AU Mic es una estrella enana roja fría con una edad estimada de 20 a 30 millones de años, lo que la convierte en un bebé estelar en comparación con nuestro Sol, que tiene al menos 150 veces más edad. La estrella es tan joven que brilla principalmente por el calor generado a medida que su propia gravedad la empuja hacia adentro y la comprime. Menos del 10% de la energía de la estrella proviene de la fusión de hidrógeno en helio en su núcleo, el proceso habitual que alimenta estrellas como nuestro Sol.
El sistema está ubicado a 31,9 años-luz de distancia en la constelación del hemisferio sur Microscopium. Es parte de una colección cercana de estrellas llamada Beta Pictoris Moving Group, que toma su nombre de una estrella de tipo A más grande y caliente que alberga dos planetas y también está rodeada por un disco de material.
Aunque los sistemas tienen la misma edad, sus planetas son marcadamente diferentes. El planeta AU Mic b casi abraza a su estrella, completando una órbita cada 8,5 días. Tiene menos de 58 veces la masa de la Tierra, lo que lo coloca en la categoría de mundos similares a Neptuno. Beta Pictoris b y c, sin embargo, son al menos 50 veces más masivos que AU Mic b y les lleva 21 y 3,3 años, respectivamente, orbitar su estrella.
«Creemos que AU Mic b se formó lejos de la estrella y migró hacia adentro a su órbita actual, algo que puede suceder cuando los planetas interactúan gravitacionalmente con un disco de gas o con otros planetas«, especula el coautor Thomas Barclay, investigador asociado en la Universidad de Maryland y científico asociado del proyecto para TESS en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. «Por el contrario, la órbita de Beta Pictoris b no parece haber migrado mucho. Las diferencias entre estos sistemas de edad similar nos pueden decir mucho sobre cómo se forman y migran los planetas«.
Detectar planetas alrededor de estrellas como AU Mic plantea un desafío particular. Estas estrellas tempestuosas poseen campos magnéticos fuertes y pueden cubrirse con manchas estelares (regiones más frías, más oscuras y altamente magnéticas, similares a las manchas solares) que con frecuencia emiten erupciones potentes, las llamaradas estelares. Tanto las manchas como sus destellos contribuyen a los cambios de brillo de la estrella.
En julio y agosto de 2018, cuando TESS observaba AU Mic, la estrella produjo numerosas erupciones, algunas de las cuales fueron más potentes que las más fuertes jamás registradas en el Sol. El equipo realizó un análisis detallado para eliminar estos efectos de los datos de TESS.
Cuando un planeta cruza frente a su estrella desde nuestra perspectiva, un evento llamado tránsito, su paso provoca una clara disminución en el brillo de la estrella. TESS monitorea grandes franjas del cielo, llamadas sectores, durante 27 días a la vez. Durante esta larga mirada, las cámaras de la misión regularmente capturan instantáneas que permiten a los científicos rastrear los cambios en el brillo estelar.
Las caídas regulares en el brillo de una estrella señalan la posibilidad de un planeta en tránsito. Por lo general, se necesitan al menos dos tránsitos observados para reconocer la presencia de un planeta.
«Por suerte, el segundo de los tres tránsitos de TESS ocurrió cuando la nave espacial estaba cerca de su punto más cercano a la Tierra. En esos momentos, TESS no está observando porque está ocupada bajando todos los datos almacenados«, afirma la coautora Diana Dragomir, profesora asistente de investigación en la Universidad de Nuevo México en Albuquerque. «Para llenar ese vacío, a nuestro equipo se le otorgó tiempo de observación en el Spitzer, que capturó dos tránsitos adicionales en 2019 y nos permitió confirmar el período orbital de AU Mic b«.
Spitzer fue un observatorio de infrarrojos multipropósito que funcionó desde 2003 hasta su desmantelamiento el 30 de enero de 2020. La misión demostró ser especialmente efectiva en detectar y estudiar exoplanetas alrededor de estrellas frías. Spitzer devolvió las observaciones de AU Mic durante su último año de actividad.
Debido a que la cantidad de luz bloqueada por un tránsito depende del tamaño del planeta y la distancia orbital, los tránsitos TESS y Spitzer proporcionan una medida directa del tamaño de AU Mic b. El análisis de estas mediciones muestra que el planeta es aproximadamente un 8% más grande que Neptuno.
Las observaciones con instrumentos en telescopios terrestres proporcionan límites superiores para la masa del planeta. Cuando un planeta orbita, su gravedad tira de su estrella anfitriona, que se mueve ligeramente en respuesta. Los instrumentos sensibles en telescopios grandes pueden detectar la velocidad radial de la estrella, su movimiento de un lado a otro a lo largo de nuestra línea de visión. Combinando observaciones del Observatorio W. M. Keck y la Instalación del Telescopio Infrarrojo de la NASA en Hawai y el Observatorio Europeo Austral en Chile, el equipo concluyó que AU Mic b tiene una masa menor que 58 Tierras.
Este descubrimiento muestra el poder de TESS para proporcionar nuevas ideas sobre estrellas bien estudiadas como AU Mic, donde más planetas pueden estar esperando a ser encontrados.
«Se observa un evento de tránsito de candidatos adicionales a planeta en los datos de TESS, y es de esperar que TESS vuelva a visitar AU Mic a finales de este año en su misión extendida«, comenta Plavchan. «Continuamos observando la estrella con mediciones precisas de velocidad radial, así que estad atentos«.
Durante décadas, AU Mic ha intrigado a los astrónomos como un posible hogar para planetas gracias a su proximidad, juventud y su disco de restos rocosos brillantes. Ahora que TESS y Spitzer han encontrado uno allí, se cierra el círculo. AU Mic es un sistema de piedra de toque, un laboratorio cercano para comprender la formación y evolución de estrellas y planetas que se estudiarán en las próximas décadas.
Fuente: Nature.
