Primera evidencia sólida de un exoplaneta rocoso

Comunicado de Prensa ESO PR 33/09.

Finalmente, los científicos de ESO logran medir la masa y la densidad del más pequeño de los exoplanetas descubiertos hasta ahora.

El mayor conjunto de mediciones HARPS realizado hasta la fecha ha establecido firmemente la naturaleza del más pequeño (y que más rápidamente orbita alrededor de su estrella) de los exoplanetas conocidos, CoRoT-7b, revelando que su masa es cinco veces mayor que la de la Tierra.

ESO PR Photo 33a/09 – Representación artística de CoRoT-7b El exoplaneta CoRoT-7b tiene una masa de 5 veces la de la Tierra y está tan cerca de su estrella primaria que debe experimentar condiciones extremas. La temperatura probable de su cara diurna es de más de 2 000 grados, pero baja hasta los -200 grados en su cara nocturna. Su planeta hermano, CoRoT -7c se observa a la distancia. © ESO

Combinado con el radio conocido de CoRoT-7b, que es de menos del doble del de nuestro hogar terrestre, esto nos dice que la densidad del exoplanetas es bastante similar a la de la Tierra, lo que sugiere un mundo rocoso sólido. La gran cantidad de datos revela también la presencia de otra así llamada súper-Tierra en este extraño sistema solar.

“Esto es ciencia en toda su emocionante y asombrosa plenitud”, dice Didier Queloz, líder del equipo que llevó a cabo las observaciones. “Hicimos todo lo que pudimos para conocer cómo era el objeto descubierto por el satélite CoRoT, y descubrimos un sistema único”.

En febrero de 2009, un año después de su detección y después de varios meses de trabajosas mediciones realizadas con muchos telescopios en tierra, incluyendo a varios de ESO, fue anunciado el descubrimiento por parte del satélite CoRoT [1] de un pequeño exoplaneta que orbitaba alrededor de una estrella para nada notable llamada TYC 4799-1733-1.

La estrella, ahora conocida como CoRoT-7, se encuentra localizada en la dirección de la constelación de Monoceros (el Unicornio) a una distancia de aproximadamente 500 años luz. Ligeramente más pequeña y fría que nuestro Sol, se cree también que CoRoT-7 es más joven, con una edad de unos 1 500 millones de años.

ESO PR Photo 33b/09 – La estrella CoRoT-7 Esta estrella se encuentra localizada en la dirección de la constelación de Monoceros, a una distancia de aproximadamente 500 años-luz. Se sabe que alberga dos planetas. © ESO

Cada 20,4 horas, el planeta eclipsa durante poco más de una hora una pequeña fracción de la luz de la estrella, por una parte en 3 000 [2]. Este planeta, llamado CoRoT-7b, se encuentra a apneas 2,5 millones de kilómetros de su estrella primaria, o sea unas 23 veces más cerca que Mercurio de nuestro Sol. Su radio es aproximadamente un 80% mayor que el de la Tierra.

Sin embargo, el conjunto inicial de observaciones no pudo indicar la masa del exoplaneta. Un resultado tal requiere mediciones muy precisas de la velocidad de la estrella, que es tironeada un poquito por la gravedad del exoplaneta en órbita. El problema con CoRoT-7 es que esas diminutas señales son distorsionadas por la actividad estelar en la forma de “manchas estelares” (como las manchas de nuestro Sol), que son regiones más frías en la superficie de la estrella. Por lo tanto, la señal principal está relacionada con la rotación de la estrella, que completa una revolución cada 23 días, aproximadamente.

ESO PR Photo 33c/09 – Campo alrededor de CoRoT-7 Esta imagen muestra un mayor campo de vision alrededor de la estrella, cubriendo un area de unos 9 grados cuadrados, o sea unas 11 veces el tamño de la Luna llena. CoRoT-7 se encuentra en el centro de la fotografía. © ESO

Para lograr una respuesta, los astrónomos debieron apelar al mejor aparato del mundo para la caza de exoplanetas, el espectrógrafo Buscador de Planetas de Velocidad Radial de Alta Precisión (HARPS = High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) adosado al telescopio ESO de 3,6 metros ubicado en el observatorio de La Silla, en Chile.

“Incluso cuando es cierto que HARPS no tiene rival en lo que concierne a la detección de exoplanetas pequeños, las mediciones de CoRoT-7b probaron ser tan demandantes que debimos conjuntar 70 horas de observaciones sobre la estrella”, dice el co-autor François Bouchy.

Zoom sobre CoRoT-7 © ESO

HARPS cumplió con su tarea, permitiendo a los astrónomos desentrañar la señal de 20,4 horas de entre los datos. Estos números les permitieron inferir que CoRoT-7b tiene una masa de aproximadamente cinco masas terrestres, lo que lo ubica en una rara compañía como uno de los exoplanetas menos masivos descubiertos hasta ahora.

“Como la órbita del planeta está alineada de tal forma que lo vemos cruzar el rostro de su estrella materna (se dice que transita) podemos entonces medir directamente, y no sencillamente inferir, la masa del exoplaneta, que es la más pequeña que ha sido medida con precisión hasta la fecha para un exoplaneta [3]”, dice la miembro del equipo Claire Moutou. “Más aún, como ya tenemos tanto el radio como la masa, podemos determinar la densidad y lograr así una idea más cabal sobre la estructura interna de este planeta”.

Paneo sobre la representación artística de CoRoT-7b © ESO

Con una masa mucho más parecida a la de la Tierra que, por ejemplo, las 17 masas terrestres del gigantesco y helado Neptuno, CoRoT-7b pertenece a la categoría de exoplanetas conocida como “súper-Tierras”. Se ha detectado aproximadamente una docena de estos objetos, aunque el caso de CoRoT-7b representa la primera vez en que se ha medido la densidad de un exoplaneta tan pequeño. La densidad calculada se aproxima a la de la Tierra, lo que sugiere que la composición del planeta es similarmente rocosa.

“CoRoT-7b resultó ser un “tour de force” en las mediciones astronómicas. Las soberbias curvas de luz del telescopio espacial CoRoT nos ofrecieron las mejores mediciones radiales, y HARPS las mejores mediciones de masa para un exoplaneta. Ambas cosas fueron necesarias para descubrir un planeta rocoso con la misma densidad que la de la Tierra”, dice el co-autor Artie Hatzes.

CoRoT-7b se ganó otra distinción como el exoplaneta conocido más cercano a su estrella primaria, lo que lo hace también ser el más veloz; orbita su estrella a una velocidad de más de 750 000 kilómetros por hora, más de siete veces más rápido que el movimiento de la Tierra alrededor del Sol. “De hecho, CoRoT-7b está tan cerca que el lugar debe muy bien parecerse al infierno de Dante, con una temperatura probable en su lado diurno de unos 2 000 grados y de -200 grados en su lado nocturno. Los modelos teóricos sugieren que el planeta debe poseer lava u océanos hirvientes sobre su superficie. Con tales condiciones extremas este planeta no es un lugar para que la vida pueda desarrollarse”, dice Queloz.

Como mayor testigo de la sublime precisión de HARPS, los astrónomos descubrieron gracias a su conjunto de datos que CoRoT-7 alberga otro planeta ligeramente más lejano que CoRoT-7b. Designado como CoRoT-7c, gira alrededor de su estrella en 3 días y 17 horas y tiene una masa de aproximadamente ocho veces la de la Tierra, de modo que también se lo clasifica como una súper-Tierra. A diferencia de CoRoT-7b, este mundo hermano no pasa frente a su estrella cuando lo observamos desde la Tierra, de modo que los astrónomos no pueden medir su radio, y por lo tanto su densidad.

Dados estos hallazgos, CoRoT-7 sigue siendo la primera estrella de la cual se sabe que posee un sistema planetario compuesto de dos súper-Tierras de período corto, con uno de ellos que transita a su primaria.

NOTAS:

NOTAS

[1] La misión CoRoT es una cooperación entre Francia y sus socios internacionales: ESA, Alemania, Austria, Bélgica, Brasil y España.

[2] Vemos exactamente el mismo efecto en nuestro sistema solar cuando Mercurio o Venus transitan el disco solar, tal como Venus lo hizo el 8 de junio de 2004 (ESO PR 03/04). En siglos pasados dichos eventos se utilizaban para estimar la distancia Tierra-Sol, con implicaciones extremadamente útiles para la astrofísica y la mecánica celeste.

[3] Gliese 581e, también descubierto por HARPS, tiene una masa mínima de aproximadamente el doble que la de la Tierra (véase también en este blog ESO 15/09), pero todavía se mantiene sin definir la geometría exacta de su órbita, lo que hace que su masa real siga sin ser conocida. En el caso de CoRoT-7b, como el planeta realiza tránsitos, esta geometría está bien definida, lo que permite a los astrónomos medir con precisión la masa del planeta.

MAS INFORMACIÓN:

Esta investigación fue presentada en un artículo que aparecerá en un número especial de la revista Astronomy & Astrophysics sobre CoRoT, volumen 506-1, 22 de octubre de 2009: "The CoRoT-7 planetary system: two orbiting Super-Earths", by D. Queloz et al.

El equipo está integrado por D. Queloz, R. Alonso, C. Lovis, M. Mayor, F. Pepe, D. Segransan, y S. Udry (Observatoire de Genève, Suiza), F. Bouchy, F. y G. Hébrard, G. (IAP, París, Francia), C. Moutou, M. Barbieri, P. Barge, M. Deleuil, L. Jorda, y A. Llebaria (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, Francia), A. Hatzes, D. Gandolfi, E. Guenther, M. Hartmann, y G. Wuchterl (Thüringer Landessternwarte Tautenburg, Alemania), M. Auvergne, A. Baglin, D. Rouan, y J. Schneider (LESIA, CNRS, Observatoire de Paris, Francia), W. Benz (University of Bern, Suiza), P. Bordé, A. Léger, y M. Ollivier (IAS, UMR 8617 CNRS, Université Paris-Sud, Francia), H. Deeg (Instituto de Astrofísica de Canarias, España), R. Dvorak (University of Vienna, Austria), A. Erikson y H. Rauer (DLR, Berlin, Alemania), S. Ferraz Mello (IAG-Universidade de Sao Paulo, Brasil), M. Fridlund (European Space Agency, ESTEC, Holanda), M. Gillon y P. Magain (Université de Liège, Bélgica), T. Guillot (Observatoire de la Côte d'Azur, CNRS UMR 6202, Niza, Francia), H. Lammer (Austrian Academy of Sciences), T. Mazeh (Tel Aviv University, Israel), y M. Pätzold (Köln University, Alemania).

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Observatorio de ESO en La Silla, desierto de Atacama, Chile. © ESO

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Artículo original: ESO Press Release 33/09.
Título: “First Solid Evidence for a Rocky Exoplanet”
Fecha: septiembre 16, 2009
Enlace con el artículo original: aquí
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