Satélite TESS descubre un nuevo exoplaneta del tamaño de la Tierra ubicado en la zona habitable

El TESS (Satélite de prospección de exoplanetas en tránsito) de la NASA ha encontrado su primer planeta del tamaño de la Tierra ubicado en la zona habitable de su estrella anfitriona. El hallazgo se confirmó con el telescopio espacial Spitzer. Este planeta es uno de los pocos mundos del tamaño de la Tierra que se haya encontrado en una zona habitable.

El planeta se llama TOI 700 d y está a unos 100 años luz de la Tierra. El planeta orbita a TOI 700, una estrella fría enana roja en la constelación del Dorado. Este es un descubrimiento clave para TESS, ya que fue diseñado para descubrir planetas del tamaño de la Tierra en otros sistemas solares.

Por convenciones de nombres astronómicos, TOI 700 d es el cuarto planeta más distante de su estrella. Las letras b y c son los planetas más cercanos a la estrella. (La letra a está reservada para la estrella).

Distribución del sistema estelar

TESS encuentra planetas al monitorear grandes franjas del cielo durante 27 días a la vez. Detecta la caída de la luz de las estrellas cuando un exoplaneta pasa entre nosotros y la estrella. Cada vez que un planeta pasa frente a su estrella se llama tránsito. En este caso, TESS atrapó los tres planetas en el sistema TOI 700 en tránsito varias veces.

El nuevo sistema y su planeta están relativamente cerca en términos astronómicos. Esa proximidad es una parte clave de la misión de TESS: no solo está diseñada para encontrar planetas del tamaño de la Tierra, sino también para permitir que otros telescopios realicen observaciones de seguimiento. Eso se hace más difícil cuanto más lejos está el exoplaneta.

La estrella anfitriona es una pequeña y fría estrella enana roja de aproximadamente el 40% de la masa del Sol. Las franjas que TESS estudia se llaman sectores, y TOI 700 apareció en múltiples sectores durante el primer año de operación de TESS. Originalmente, los astrónomos identificaron erróneamente la estrella como más similar a nuestro Sol. Eso a su vez hizo que los planetas parecieran más grandes y más calientes. Eventualmente, el error fue corregido, y ahora los astrónomos pueden ver que TOI 700 d está en la zona habitable.

«Cuando corregimos los parámetros de la estrella, los tamaños de sus planetas cayeron, y nos dimos cuenta de que el más externo era aproximadamente del tamaño de la Tierra y en la zona habitable», dijo Emily Gilbert, una de las investigadoras y estudiante graduada de la Universidad de Chicago.

Un problema con los exoplanetas que orbitan alrededor de las estrellas enanas rojas su actividad. Las enanas rojas son longevas, lo que las convierte en candidatos interesantes para el desarrollo de la vida en sus planetas. Pero pueden exhibir fulguraciones significativas (explosiones en la superficie solar), a veces duplicando su producción de energía en cuestión de minutos, algo que causa un gran debate cuando se trata de la potencial habitabilidad de sus planetas. Pero según Gilbert, TOI 700 no exhibe actividad en su superficie.

Ilustración de TESS

«En 11 meses de datos no vimos destellos de la estrella, lo que mejora las posibilidades de que TOI 700 d sea habitable y facilita modelar sus condiciones atmosféricas y superficiales», dijo Gilbert.

Otro problema con los exoplanetas que orbitan alrededor de las estrellas enanas rojas es el bloqueo de las mareas. Debido a que las enanas rojas producen mucha menos energía que una estrella como nuestro Sol, los planetas deben estar muy cerca de ellas para estar en la zona habitable. Pero esa proximidad conduce al bloqueo de las mareas, lo que podría disminuir las posibilidades de habitabilidad. Según el equipo detrás de este trabajo, que lo presentó en la Reunión Anual de la American Astronomical, estos planetas están casi seguramente bloqueados por la marea.

El planeta más interno, TOI 700 b, tiene aproximadamente el mismo tamaño que la Tierra y orbita cada 10 días a la estrella anfitriona. El planeta central, 700 c, es 2.6 veces más grande que la Tierra y completa una órbita cada 16 días. 700 c es probablemente un mundo dominado por gas. 700 d es aproximadamente un 20% más grande que la Tierra y completa una órbita en 37 días.

Debido a la importancia de este descubrimiento, “el primer mundo del tamaño de la Tierra en la zona habitable”, los científicos querían estar seguros de ello. Debido a esa necesidad de certeza, un equipo de científicos dirigido por Joseph Rodriguez, del Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian, solicitaron observaciones de seguimiento con Spitzer para confirmar el planeta TOI 700 d.

No es la primera vez que el telescopio espacial Spitzer de la NASA fue llamado para confirmar el descubrimiento de un exoplaneta.

Spitzer proporcionó una fuerte confirmación de lo que TESS encontró. Confirmó que el tránsito era en realidad un planeta, y no una estrella compañera más pequeña y tenue. Spitzer también refinó la confianza en las mediciones de TESS. En un comunicado de prensa, la NASA dice que Spitzer «agudizó sus mediciones de su período orbital <TOI 700 d> en un 56% y su tamaño en un 38%». Más observaciones de seguimiento realizadas por un pequeño telescopio terrestre de 1 metro proporcionaron confirmación adicional del descubrimiento.

Pero incluso con toda esta observación, los astrónomos todavía están en las primeras etapas de estudio de este planeta y su sistema. Gracias a su proximidad, los astrónomos podrán utilizar telescopios terrestres para estudiar la masa de 700 d con mayor precisión y, con suerte, confirmar la naturaleza terrestre o gaseosa de los tres exoplanetas del sistema.

Mirando hacia el futuro, los futuros telescopios, tanto terrestres como espaciales, deberían poder estudiar los planetas más a fondo, tal vez incluso determinar su composición atmosférica. Pero eso está en el futuro. Por ahora, la información que tienen los astrónomos es valiosa: puede usarse para modelar los planetas y hacer predicciones.

Los investigadores del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA ya han creado 20 modelos de entornos potenciales de 700 d, para ver qué tipo de condiciones de presión y temperatura podrían conducir a la habitabilidad. Pero sea lo que sea que modelen, y cualquier observación de seguimiento futura que descubra, 700 d, es probable que sea muy diferente de la Tierra. Un mundo bloqueado por mareas tendría un clima muy diferente.

Los modelos tienen un propósito importante en la comprensión de exoplanetas como TOI 700 d. Al modelar la atmósfera del planeta, los astrónomos pueden predecir cómo se verían los espectros atmosféricos. Estos modelos se pueden comparar con los espectros reales cuando los obtenemos, para dar a los astrónomos una especie de punto de partida para comprender mejor el exoplaneta.

El equipo de modelaje produjo 20 modelos diferentes para 700 d. En una simulación, el exoplaneta tenía una densa atmósfera dominada por dióxido de carbono similar a un joven Marte. En ese modelo, el lado orientado a la estrella tenía una capa profunda de nubes. En otro modelo, el planeta es una versión terrestre de la Tierra, sin nubes y con vientos que fluyen desde el lado nocturno del planeta, convergiendo en el lado de la estrella.

TESS está a la mitad de su misión de dos años para encontrar exoplanetas. Los astrónomos esperan que TESS encuentre 10,000 planetas, y estiman que alrededor de 10 de ellos podrían tener mundos similares a la Tierra en las zonas habitables de estrellas como nuestro Sol. TESS es dirigido y operado por MIT, y administrado por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.

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