Hace quince años, los telescopios más grandes del mundo aún no habían localizado un planeta en órbita alrededor de otra estrella. Hoy en día, los telescopios no más grandes que los disponibles en los grandes almacenes están demostrando ser capaces de detectar mundos previamente desconocidos. Un nuevo planeta detectado por un pequeño telescopio de 4 pulgadas de diámetro demuestra que estamos en la cúspide de una nueva era de descubrimiento de planetas. Pronto, los nuevos mundos pueden ubicarse a un ritmo acelerado, lo que lleva la detección del primer mundo del tamaño de la Tierra un paso más cerca.
"Este descubrimiento demuestra que incluso los telescopios humildes pueden hacer grandes contribuciones a las búsquedas de planetas", dice Guillermo Torres, del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica (CfA), coautor del estudio.
Este estudio de investigación se publicará en línea en http://arxiv.org/abs/astro-ph/0408421 y aparecerá en un próximo número de The Astrophysical Journal Letters.
Este es el primer descubrimiento de un planeta extrasolar realizado por un estudio dedicado de miles de estrellas relativamente brillantes en grandes regiones del cielo. Se realizó utilizando el Transop Atlantic Exoplanet Survey (TrES), una red de telescopios pequeños y relativamente económicos diseñados para buscar específicamente planetas que orbitan estrellas brillantes. Un equipo de científicos co-dirigido por David Charbonneau (CfA / Caltech), Timothy Brown del Centro Nacional de Investigación Atmosférica (NCAR) y Edward Dunham del Observatorio Lowell desarrollaron la red TrES. El apoyo inicial para la red TrES provino del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y el Instituto de Tecnología de California.
"Tomó varios Ph.D. Los científicos trabajan a tiempo completo para desarrollar los métodos de análisis de datos para este programa de búsqueda, pero el equipo en sí utiliza componentes simples y listos para usar ", dice Charbonneau.
Aunque los pequeños telescopios de la red TrES hicieron el descubrimiento inicial, se requirieron observaciones de seguimiento en otras instalaciones. Observaciones en el W.M. El Observatorio Keck que, para la Universidad de California, Caltech y la NASA, opera los dos telescopios más grandes del mundo en Hawai, fue particularmente crucial para confirmar la existencia del planeta.
Sombras del planeta
El nuevo planeta es un gigante gaseoso del tamaño de Júpiter que orbita una estrella ubicada a unos 500 años luz de la Tierra en la constelación de Lyra. Este mundo rodea su estrella cada 3.03 días a una distancia de solo 4 millones de millas, mucho más cerca y más rápido que el planeta Mercurio en nuestro sistema solar.
Los astrónomos utilizaron una técnica innovadora para descubrir este nuevo mundo. Fue encontrado por el "método de tránsito", que busca una disminución en el brillo de una estrella cuando un planeta cruza directamente frente a la estrella y proyecta una sombra. Un planeta del tamaño de Júpiter bloquea solo aproximadamente 1/100 de la luz de una estrella similar al Sol, pero eso es suficiente para que sea detectable.
Para tener éxito, las búsquedas de tránsito deben examinar muchas estrellas porque solo vemos un tránsito si un sistema planetario está ubicado casi al borde de nuestra línea de visión. Actualmente se están realizando varias búsquedas de tránsito diferentes. La mayoría examina áreas limitadas del cielo y se enfoca en estrellas más débiles porque son más comunes, lo que aumenta las posibilidades de encontrar un sistema de tránsito. Sin embargo, la red TrES se concentra en buscar estrellas más brillantes en grandes franjas del cielo porque los planetas que orbitan estrellas brillantes son más fáciles de estudiar directamente.
"Todo con lo que tenemos que trabajar es con la luz que proviene de la estrella", dice Brown. "Es mucho más difícil aprender algo cuando las estrellas están débiles".
"Es casi paradójico que los telescopios pequeños sean más eficientes que los más grandes si usa el método de tránsito, ya que vivimos en una época en que los astrónomos ya están planeando telescopios de 100 metros de diámetro", dice el autor principal Roi Alonso del Instituto Astrofísico de Canarias (IAC), que descubrieron el nuevo planeta.
Los planetas extrasolares más conocidos se encontraron utilizando el "método Doppler", que detecta el efecto gravitacional de un planeta en su estrella espectroscópicamente al romper la luz de la estrella en sus colores componentes. Sin embargo, la información que se puede obtener sobre un planeta usando el método Doppler es limitada. Por ejemplo, solo se puede determinar un límite inferior de la masa porque se desconoce el ángulo en el que vemos el sistema. Una enana marrón de alta masa cuya órbita está muy inclinada hacia nuestra línea de visión produce la misma señal que un planeta de baja masa que está casi al borde.
“Cuando los astrónomos encuentran un planeta en tránsito, sabemos que su órbita es esencialmente de borde, por lo que podemos calcular su masa exacta. De la cantidad de luz que bloquea, aprendemos su tamaño físico. En un caso, incluso hemos podido detectar y estudiar la atmósfera de un planeta gigante ", dice Charbonneau.
Clasificación de sospechosos
La encuesta TrES examinó aproximadamente 12,000 estrellas en 36 grados cuadrados del cielo (un área de la mitad del tamaño del cuenco del Big Dipper). Roi Alonso, un estudiante graduado de Brown, identificó 16 posibles candidatos para tránsitos planetarios. “La encuesta TrES nos dio nuestra lista inicial de sospechosos. Luego, tuvimos que hacer muchas observaciones de seguimiento para eliminar a los impostores ”, dice el coautor Alessandro Sozzetti (Universidad de Pittsburgh / CfA).
Después de compilar la lista de candidatos a fines de abril, los investigadores utilizaron telescopios en el Observatorio Whipple de CfA en Arizona y el Observatorio Oak Ridge en Massachusetts para obtener observaciones fotométricas (brillo) adicionales, así como observaciones espectroscópicas que eliminaron las estrellas binarias eclipsantes.
En cuestión de dos meses, el equipo se había concentrado en el candidato más prometedor. Las observaciones espectroscópicas de alta resolución realizadas por Torres y Sozzetti utilizando el tiempo proporcionado por la NASA en el telescopio Keck I de 10 metros de diámetro en Hawai cerraron el caso.
"Sin este trabajo de seguimiento, los estudios fotométricos no pueden determinar cuáles de sus candidatos son en realidad planetas". La prueba del budín es una órbita para la estrella madre, y lo obtuvimos utilizando el método Doppler. Es por eso que las observaciones de Keck de esta estrella fueron tan importantes para demostrar que habíamos encontrado un verdadero sistema planetario ", dice el coautor David Latham (CfA).
Notablemente normal
El planeta, llamado TrES-1, es muy parecido a Júpiter en masa y tamaño (diámetro). Es probable que sea un gigante gaseoso compuesto principalmente de hidrógeno y helio, los elementos más comunes en el Universo. Pero a diferencia de Júpiter, orbita muy cerca de su estrella, lo que le da una temperatura de alrededor de 1500 grados F.
Los astrónomos están particularmente interesados en TrES-1 porque su estructura concuerda muy bien con la teoría, en contraste con el primer planeta en tránsito descubierto, HD 209458b. El último mundo contiene aproximadamente la misma masa que TrES-1, pero es aproximadamente un 30% más grande en tamaño. Incluso su proximidad a su estrella y el calor que lo acompaña no explican un tamaño tan grande.
"Encontrar TrES-1 y ver lo normal que es nos hace sospechar que HD 209458b es un planeta 'extraño'", dice Charbonneau.
TrES-1 orbita su estrella cada 72 horas, colocándola entre un grupo de planetas similares conocidos como "Júpiter calientes". Tales mundos probablemente se formaron mucho más lejos de sus estrellas y luego migraron hacia adentro, barriendo cualquier otro planeta en el proceso. Los muchos sistemas planetarios que contienen Júpiter calientes indican que nuestro sistema solar puede ser inusual por su historia relativamente tranquila.
Tanto la órbita cercana de TrES-1 como su historial de migración hacen que sea poco probable que posea lunas o anillos. Sin embargo, los astrónomos continuarán examinando este sistema de cerca porque las observaciones fotométricas precisas pueden detectar lunas o anillos si existen. Además, las observaciones espectroscópicas detalladas pueden dar pistas sobre la presencia y composición de la atmósfera del planeta.
El artículo que describe estos resultados está escrito por: Roi Alonso (IAC); Timothy M. Brown (NCAR); Guillermo Torres y David W. Latham (CfA); Alessandro Sozzetti (Universidad de Pittsburgh / CfA); Georgi Mandushev (Lowell), Juan A. Belmonte (IAC); David Charbonneau (CfA / Caltech); Hans J. Deeg (IAC); Edward W. Dunham (Lowell); Francis T. O'Donovan (Caltech); y Robert Stefanik (CfA).
Este anuncio conjunto es emitido simultáneamente por CfA, IAC, NCAR, la Universidad de Pittsburgh y el Observatorio Lowell.
El W.M. El Observatorio Keck es operado por la Asociación de California para la Investigación en Astronomía, una asociación científica del Instituto de Tecnología de California, la Universidad de California y la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio.
Con sede en Cambridge, Massachusetts, el Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica (CfA) es una colaboración conjunta entre el Observatorio Astrofísico Smithsoniano y el Observatorio Harvard College. Los científicos de CfA, organizados en seis divisiones de investigación, estudian el origen, la evolución y el destino final del universo.
Fuente original: Comunicado de prensa de Harvard CfA
