Una supertierra orbita a la estrella de Barnard

La estrella única más cercana al Sol alberga un exoplaneta al menos 3,2 veces tan masivo como la Tierra, una llamada supertierra. Una de las campañas de observación más grande realizada hasta la fecha, que ha utilizado datos de un conjunto de telescopios de todo el mundo (incluyendo el instrumento cazador de planetas HARPS de ESO), ha revelado la existencia de este mundo helado y débilmente iluminado. El planeta recién descubierto es el segundo exoplaneta conocido más cercano a la Tierra. La estrella de Barnard es la estrella más rápida del cielo nocturno.


Se ha detectado un planeta orbitando a la estrella de Barnard, un objeto a tan solo 6 años luz de distancia. Este avance, dado a conocer en un artículo publicado hoy en la revista Nature, es el resultado de los proyectos Red Dots y CARMENES, cuya búsqueda de planetas rocosos locales ya ha descubierto un nuevo mundo orbitando a nuestra vecina más cercana, Proxima Centauri.

El planeta, designado como estrella de Barnard b, es el segundo exoplaneta conocido más cercano a la tierra [1]. Los datos obtenidos indican que el planeta podría ser una supertierra, tiene una masa de al menos 3,2 veces la de la Tierra, y orbita a su estrella anfitriona en aproximadamente 233 días. La estrella de Barnard, la estrella que alberga al planeta, es una enana roja, una estrella fría, de baja masa, que ilumina de forma muy débil a este mundo recién descubierto. La luz de la estrella de Barnard proporciona a su planeta sólo el 2% de la energía que recibe la Tierra del Sol.

A pesar de estar relativamente cerca de su estrella, a una distancia de sólo 0,4 veces la que separa al Sol de la Tierra, el exoplaneta se encuentra cerca de la línea de nieve, la región donde compuestos volátiles como el agua pueden condensarse en hielo sólido. Este mundo helado y de sombra podría tener una temperatura de –170 °C, haciéndolo inhóspito para la vida tal y como la conocemos.

Llamada así por el astrónomo E. E. Barnard, la estrella de Barnard es la estrella única más cercana al Sol. Mientras que la estrella en sí misma es antigua (tiene probablemente dos veces la edad de nuestro Sol), y relativamente inactiva, también es la estrella con el movimiento aparente más rápido del cielo [2]. Las supertierras son el tipo más común de planeta de los que se forman alrededor de las estrellas de baja masa como la estrella de Barnard, otorgando credibilidad a este candidato planetario recién descubierto. Por otra parte, las teorías actuales de formación planetaria predicen que la línea de nieve es el lugar ideal para la formación de estos planetas.

Las búsquedas anteriores de un planeta alrededor de estrella de Barnard han tenido resultados decepcionantes, pero este reciente avance ha sido posible combinando las mediciones de varios instrumentos de alta precisión montados en telescopios de todo el mundo [3].

"Tras un cuidadosos análisis, estamos convencidos al 99% de que el planeta está allí", afirma el científico que lidera el equipo, Ignasi Ribas (Instituto de estudios espaciales de Cataluña e Instituto de Ciencias del Espacio, CSIC, en España). "Sin embargo, vamos a seguir observando esta veloz estrella para excluir posibles, pero improbables, variaciones naturales de la luminosidad estelar que puedan confundirse con un planeta".

Entre los instrumentos utilizados están el famoso cazador de planeta HARPS y el espectrógrafo UVES, ambos de ESO. "HARPS desempeñó un papel vital en este proyecto. Se combinaron datos de archivo de otros equipos con medidas nuevas y superpuestas de la estrella de Barnard de diferentes instalaciones", comentó Guillem Anglada Escudé (Universidad Queen Mary de Londres), científico que colidera al equipo que ha obtenido estos resultados [4]. "La combinación de instrumentos fue clave para poder corroborar nuestros resultados".

Los astrónomos utilizaron el efecto Doppler para detectar al candidato a exoplaneta. Mientras el planeta orbita a la estrella, su atracción gravitatoria hace que la estrella sufra un bamboleo. Cuando la estrella se aleja de la Tierra, su espectro se desplaza al rojo (redshift); es decir, se desplaza hacia longitudes de onda más largas. Del mismo modo, la luz de la estrella se desplaza hacia longitudes de onda más cortas, más azules, cuando la estrella se mueve hacia la Tierra.

Los astrónomos aprovechan este efecto para medir con asombrosa exactitud los cambios en la velocidad de una estrella debidos a un exoplaneta que orbita. HARPS puede detectar cambios en la velocidad de la estrella tan pequeño como 3,5 km/h (un ritmo parecido al que utilizamos al caminar). Esta técnica de búsqueda de exoplanetas se conoce como el método de velocidad radial y nunca antes se había utilizado para detectar un exoplaneta tipo supertierra similar en una órbita tan grande alrededor de su estrella.

"Hemos utilizado observaciones de siete instrumentos diferentes, que abarcan 20 años de mediciones, haciendo de este uno de los conjuntos de datos más grande y más extenso usado para estudios precisos de velocidad radial", explica Ribas. "La combinación de todos los datos llevó a un total de 771 medidas, ¡una gran cantidad de información!".

"Todos hemos trabajado muy duro en este avance", concluye Anglada-Escudé. "Este descubrimiento es el resultado de una gran colaboración organizada en el marco del proyecto Red Dots, que incluyó contribuciones de equipos de todo el mundo. Ya se han puesto en marcha observaciones de seguimiento en distintos observatorios de todo el mundo".

Notas
[1] La estrellas más cercanas al Sol forman el sistema estelar triple Alfa Centauri. En 2016, un equipo de astrónomos, utilizando telescopios de ESO y otras instalaciones, encontró claras evidencias de un planeta que orbitaba a la estrella de este sistema más cercana a la Tierra, Próxima Centauri. Ese planeta se encuentra a poco más de 4 años luz de la Tierra y fue descubierto por un equipo dirigido por Guillem Anglada Escudé.

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[2] La velocidad total de la estrella de Barnard en relación con el Sol es de cerca de 500.000 kilómetros por hora. A pesar de este ritmo tan veloz, no es la estrella conocida más rápida. Lo que hace notable el movimiento de la estrella es la rapidez con la que parece moverse a través del cielo nocturno vista desde la Tierra, algo conocido como movimiento aparente. La estrella de Barnard viaja una distancia equivalente al diámetro de la Luna en el cielo cada 180 años (aunque esto pueda no parecer mucho, es el movimiento aparente más rápido de cualquier estrella).

[3] Las instalaciones utilizadas en este estudio han sido: HARPS, en el >Telescopio de 3,6 metros de ESO; UVES, en el VLT de ESO; HARPS-N, en el Telescopio Nazionale Galileo; HIRES, en el Telescopio Keck de 10 metros; PFS, en el Telescopio de Magallanes de Carnegie de 6,5 metros; APF, en el Telescopio de 2,4 metros del Observatorio Lick; y CARMENES, en el Observatorio de Calar Alto. Además, se llevaron a cabo observaciones con el Telescopio de 90 cm del Observatorio de Sierra Nevada, el Telescopio Robótico de 40 cm del Observatorio SPACEOBS, y el Telescopio Joan Oró de 80 cm del Observatorio Astronómico de Montsec (OAdM).

[4] Se profundizará en la historia detrás de este descubrimiento en el ESOBlog de esta semana.
https://www.eso.org/public/spain/news/eso1837/?lang