Una posible “súper Tierra” a menos de 20 años luz de la Tierra está dando a los investigadores nuevas esperanzas en la búsqueda de planetas que puedan albergar vida. El mundo recientemente identificado, GJ 251 c, se ha ganado la etiqueta de “súper Tierra” porque los datos actuales indican que tiene aproximadamente cuatro veces la masa de la Tierra y probablemente sea un planeta rocoso.
“Buscamos planetas como este porque son nuestra mejor oportunidad de encontrar vida en otros lugares”, dijo Subrata Mahadevan, profesor de Astronomía Vern M. Willaman en Penn State y coautor de un artículo reciente. La revista astronómica. “El exoplaneta se encuentra en la zona habitable o ‘Ricitos de Oro’, la distancia adecuada de su estrella para tener la atmósfera adecuada para tener agua líquida en su superficie”.
Dos décadas de observación conducen a avances
A lo largo de los años, los astrónomos que buscan planetas capaces de albergar agua líquida han desarrollado telescopios y herramientas de modelado más avanzados para detectar cambios extremadamente débiles en la luz de las estrellas. Según Mahadevan, este nuevo resultado surge de más de 20 años de observaciones y representa la mayor oportunidad hasta ahora para buscar un mundo potencialmente habitable.
El exoplaneta fue identificado utilizando datos del Habitable-Zone Planet Finder (HPF), un espectrógrafo de infrarrojo cercano de alta precisión que actúa como un sofisticado prisma para separar la luz estelar en sus componentes. El HPF está instalado en el Telescopio Hobby-Eberly del Observatorio McDonald en Texas, y los investigadores de Penn State dirigieron su diseño y construcción para ayudar a buscar planetas similares a la Tierra que orbitan estrellas cercanas.
“Lo llamamos Buscador de Planetas de Zona Habitable, porque buscamos mundos que estén a la distancia justa de su estrella para tener agua líquida en su superficie. Ese fue el objetivo central de ese estudio”, dijo Mahadevan. “Este descubrimiento representa uno de los mejores candidatos en la búsqueda de huellas atmosféricas de vida en otros lugares durante los próximos cinco a diez años”.
Detectando una sutil oscilación estelar
Mahadevan y su equipo estudiaron un gran conjunto de mediciones recopiladas en todo el mundo durante dos décadas. Su análisis se centró en el pequeño pero mensurable “doble” de la estrella anfitriona GJ 251, causado por la atracción gravitacional del planeta en órbita. Estos movimientos se manifiestan como ligeros cambios Doppler en la luz de las estrellas.
Primero midieron la masa de un planeta interior previamente conocido, GJ 251 b, que completa una órbita cada 14 días. Combinando observaciones a largo plazo con nuevos datos HPF de alta precisión, los investigadores detectaron una fuerte señal que se repite cada 54 días, lo que apunta a la presencia de un segundo planeta más masivo. La confirmación adicional provino del espectrómetro NEID, construido por investigadores de Penn State y que opera en el Observatorio Nacional Kitt Peak en Arizona.
“Estamos a la vanguardia de la tecnología y los métodos de análisis con este sistema”, dijo Corey Beard, autor correspondiente del artículo, quien realizó la investigación mientras obtenía un doctorado en astrofísica en la Universidad de California, Irvine. “Necesitamos la próxima generación de telescopios para obtener imágenes directas de este candidato, pero lo que necesitamos es inversión comunitaria”.
Trascendiendo la actividad estelar para revelar señales planetarias
Una dificultad importante en la detección de exoplanetas es separar la señal de un planeta de la propia actividad magnética de la estrella, que Mahadevan comparó con una forma de clima estelar. Las manchas estelares y otras características de la superficie pueden imitar las variaciones periódicas producidas por la órbita del planeta, creando la ilusión de la presencia de un planeta. Para distinguir entre los dos, el equipo utilizó técnicas de modelado avanzadas que examinan cómo se comportan las señales en diferentes colores de luz.
“Es un juego difícil tratar de medir las señales más finas de la actividad estelar, que esencialmente emite poca señal desde este caldero magnetosférico y espumoso en la superficie de una estrella”, dijo Mahadevan.
Señaló que detectar un planeta como GJ 251 c depende no sólo de instrumentos sofisticados sino también de análisis complejos y trabajo en equipo internacional. Estos proyectos requieren financiación y coordinación a largo plazo, ya que los descubrimientos significativos pueden tardar décadas en surgir.
Permite la colaboración y el descubrimiento de herramientas avanzadas.
“Este descubrimiento es un gran ejemplo del poder de la investigación multidisciplinaria en Penn State”, dijo Eric Ford, distinguido profesor de astronomía y astrofísica y director de investigación del Instituto de Ciencias Computacionales y de Datos (ICDS) de Penn State. “Mitigar el ruido de la actividad estelar requiere no sólo instrumentación sofisticada y acceso a telescopios, sino también métodos de ciencia de datos personalizados para las necesidades específicas de estas estrellas y combinaciones de instrumentos. La combinación de datos excelentes y métodos estadísticos sofisticados ha permitido a nuestro equipo interdisciplinario transformar los métodos de descubrimiento de datos para buscar evidencia futura de vida fuera de nuestro sistema solar”.
Aunque la tecnología actual no puede producir imágenes directas de GJ 251 c, Mahadevan dijo que los próximos telescopios podrán sondear la atmósfera del planeta, revelando potencialmente firmas químicas de vida.
Preparándose para la próxima generación de telescopios
“Siempre estamos centrados en el futuro”, afirmó. “Esto garantiza que la próxima generación de estudiantes pueda participar en investigaciones o diseños de vanguardia y construir nuevas tecnologías para detectar planetas potencialmente habitables”.
GJ 251 c está ubicado en una posición que futuros telescopios avanzados podrán estudiar directamente. Mahadevan y sus estudiantes ya se están preparando para la era de los telescopios terrestres de 30 metros, que llevarán instrumentos capaces de obtener imágenes de planetas rocosos dentro de la zona habitable de su estrella.
“Aunque todavía tenemos que confirmar la presencia de atmósfera o vida en GJ 251 c, el planeta representa un objetivo prometedor para futuras exploraciones”, dijo Mahadevan. “Hemos hecho un descubrimiento emocionante, pero aún queda mucho más por aprender sobre este planeta”.
La Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., la NASA y la Fundación Huizing-Simmons apoyaron los aspectos de esta investigación de Penn State.
