Descubrieron un mundo extrasolar que podría estar cubierto de agua

Un equipo internacional de investigadores dirigido por Charles Cadieux, Ph.D. estudiante de la Universidad de Montreal, Canadá, y miembro del Instituto para la Investigación de Exoplanetas (iREx), ha anunciado el descubrimiento de TOI-1452 b, un exoplaneta que orbita una de las dos estrellas pequeñas en un sistema binario ubicado en la constelación Draco a unos 100 años luz de la Tierra.

El exoplaneta es ligeramente mayor en tamaño y masa que la Tierra y está ubicado a una distancia de su estrella donde su temperatura no sería ni demasiado caliente ni demasiado fría para que exista agua líquida en su superficie. Los astrónomos creen que podría ser un “planeta océano”, un planeta completamente cubierto por una gruesa capa de agua, similar a algunas de las lunas de Júpiter y Saturno.

En un artículo publicado en The Astronomical Journal, Cadieux y su equipo describieron las observaciones que aclararon la naturaleza y las características de este singular exoplaneta.

“Estoy extremadamente orgulloso de este descubrimiento porque muestra el alto calibre de nuestros investigadores e instrumentación”, dijo René Doyon, profesor de la Universidad de Montreal y director de iREx y del Observatoire du Mont-Mégantic (OMM). “Gracias al OMM, un instrumento especial diseñado en nuestros laboratorios llamado SPIRou, y un método analítico innovador desarrollado por nuestro equipo de investigación, pudimos detectar este exoplaneta único en su tipo”.

Fue el telescopio espacial TESS de la NASA, que examina todo el cielo en busca de sistemas planetarios cercanos al nuestro, el que puso a los investigadores tras la pista de este exoplaneta. Con base en la señal de TESS, que mostró una ligera disminución en el brillo cada 11 días, los astrónomos predijeron un planeta un 70 % más grande que la Tierra.

Charles Cadieux pertenece a un grupo de astrónomos que realiza observaciones de seguimiento en tierra de candidatos identificados por TESS para confirmar su tipo y características de planeta. Utiliza PESTO, una cámara instalada en el telescopio del OMM que fue desarrollada por el profesor David Lafrenière de la Universidad de Montreal y su Ph.D. estudiante François-René Lachapelle. “El OMM desempeñó un papel crucial en la confirmación de la naturaleza de esta señal y la estimación del radio del planeta”, explicó Cadieux. “Esta no fue una verificación de rutina. Tuvimos que asegurarnos de que la señal detectada por TESS realmente fuera causada por un exoplaneta que gira alrededor de TOI-1452, la más grande de las dos estrellas en ese sistema binario”.

La estrella anfitriona TOI-1452 es mucho más pequeña que nuestro Sol y es una de las dos estrellas de tamaño similar en el sistema binario. Las dos estrellas se orbitan entre sí y están separadas por una distancia tan pequeña (97 unidades astronómicas, o aproximadamente dos veces y media la distancia entre el Sol y Plutón) que el telescopio TESS las ve como un solo punto de luz. Pero la resolución de PESTO es lo suficientemente alta como para distinguir los dos objetos, y las imágenes mostraron que el exoplaneta orbita TOI-1452, lo que fue confirmado a través de observaciones posteriores por parte de un equipo japonés.

Para determinar la masa del planeta, los investigadores luego observaron el sistema con SPIRou, un instrumento instalado en el Telescopio Canadá-Francia-Hawai en Hawai. Diseñado en gran parte en Canadá, SPIRou es ideal para estudiar estrellas de baja masa como TOI-1452 porque opera en el espectro infrarrojo, donde estas estrellas son más brillantes. Incluso entonces, se necesitaron más de 50 horas de observación para estimar la masa del planeta, que se cree que es casi cinco veces la de la Tierra.

Los investigadores Étienne Artigau y Neil Cook, también de iREx en la Université de Montréal, desempeñaron un papel clave en el análisis de los datos. Desarrollaron un poderoso método analítico capaz de detectar el planeta en los datos recopilados con SPIRou. “El método LBL [for line-by-line] nos permite limpiar los datos obtenidos con SPIRou de muchas señales parásitas y revelar la firma débil de planetas como el descubierto por nuestro equipo”, explicó Artigau.

El equipo también incluye a los investigadores de Quebec Farbod Jahandar y Thomas Vandal, dos Ph.D. estudiantes de la Université de Montreal. Jahandar analizó la composición de la estrella anfitriona, que es útil para limitar la estructura interna del planeta, mientras que Vandal participó en el análisis de los datos recopilados con SPIRou.

Un mundo acuoso

El exoplaneta TOI-1452 b probablemente sea rocoso como la Tierra, pero su radio, masa y densidad sugieren un mundo muy diferente al nuestro. La Tierra es esencialmente un planeta muy seco; aunque a veces lo llamamos el Planeta Azul porque aproximadamente el 70 % de su superficie está cubierta por océanos, el agua en realidad solo constituye una fracción insignificante de su masa, menos del 1 %.

El agua puede ser mucho más abundante en algunos exoplanetas. En los últimos años, los astrónomos han identificado y determinado el radio y la masa de muchos exoplanetas con un tamaño entre el de la Tierra y Neptuno (alrededor de 3,8 veces más grande que la Tierra). Algunos de estos planetas tienen una densidad que solo puede explicarse si una gran fracción de su masa está formada por materiales más ligeros que los que componen la estructura interna de la Tierra como el agua. Estos mundos hipotéticos han sido denominados “planetas oceánicos”.

“TOI-1452 b es uno de los mejores candidatos para un planeta oceánico que hemos encontrado hasta la fecha”, dijo Cadieux. “Su radio y masa sugieren una densidad mucho más baja de lo que cabría esperar de un planeta que está compuesto básicamente de metal y roca, como la Tierra”. Mykhaylo Plotnykov y Diana Valencia de la Universidad de Toronto son especialistas en modelado interior de exoplanetas. Su análisis de TOI-1452 b muestra que el agua puede representar hasta el 30 % de su masa, una proporción similar a la de algunos satélites naturales de nuestro Sistema Solar, como las lunas de Júpiter, Ganímedes y Calisto, y las lunas de Saturno, Titán y Encelado.

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