Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en el Institut d’Estudis Espacials de Catalunya han participado en un estudio internacional realizado por el consorcio CARMENES (Calar Alto High-Resolution Search for M dwarfs with Exoearths with Near-infrared and optical Échelle Spectrographs) que ha descubierto dos pequeños planetas terrestres alrededor de la Estrella de Teegarden. Los planetas tienen masas similares a la Tierra y sus temperaturas podrían ser lo suficientemente suaves como para albergar agua líquida en sus superficies. El artículo, liderado por científicos de la Universidad de Göttingen (Alemania), se publica en la revista Astronomy & Astrophysics.
Situada a una distancia de 12,5 años luz, la Estrella de Teegarden es una de las estrellas enanas rojas más pequeñas que se conocen. A pesar de su proximidad y debido a su tenuidad, no fue identificada hasta el año 2003.
Las observaciones se han realizado con el instrumento CARMENES en Calar Alto (Almería, España), así como con otras instalaciones complementarias de menor tamaño, como el Telescopi Joan Oró del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, en el Observatori Astronòmic del Montsec.
“Hemos estado observando esta estrella con el instrumento CARMENES desde el inicio del escaneo hace tres años, con el fin de medir su movimiento con gran precisión”, explica Mathias Zechmeister, investigador de la Universidad de Göttingen y autor principal de la publicación.
El método utilizado para la detección de los planetas es la denominada técnica Doppler. Cuando un planeta orbita una estrella causa un pequeño movimiento reflejo de ida y vuelta. Este movimiento induce un efecto Doppler muy sutil en la luz de las estrellas, que con CARMENES puede medirse con una precisión de 1 m/s, el equivalente a la velocidad al caminar, o lo que es lo mismo, 3,6 km/h. Los planetas pequeños producen señales pequeñas, pero éstas son más fáciles de detectar en enanas rojas pequeñas como Teegarden que en una estrella como el Sol, porque el movimiento reflejo es mayor y se repite con más frecuencia.
“CARMENES es el primer espectrómetro de alta precisión en funcionamiento diseñado específicamente para encontrar planetas utilizando esta ‘ventaja de la enana roja’”, añade Zechmeister. La temperatura de Teegarden es de 2.600° C (en comparación con los 5.500° C del Sol), es 1.500 veces más débil y 10 veces menos masiva que nuestra estrella. Como resultado, irradia la mayor parte de su energía en longitudes de onda rojas e infrarrojas, convirtiéndola en un blanco ideal para CARMENES.
Las mediciones Doppler de la estrella de Teegarden mostraron la presencia de al menos dos señales, ahora identificadas como los dos nuevos exoplanetas, Teegarden b y Teegarden c. La obtención de una detección sólida con un nuevo instrumento requirió la recolección de más de 200 mediciones. Basándose en el movimiento medido, los investigadores pueden deducir que Teegarden b tiene una masa similar a la de la Tierra, orbita la estrella cada 4,9 días a un 2,5% de la distancia Tierra-Sol. La Teegarden c es también similar a la Tierra en términos de masa, completa su órbita en 11,4 días y está situada a un 4,5% de la distancia Tierra-Sol. Dado que la estrella de Teegarden irradia mucha menos energía que nuestro Sol, las temperaturas en estos planetas deberían ser suaves y podrían, en principio, albergar agua líquida en sus superficies, especialmente en la exterior, Teegarden c. Este tipo de planetas es el objetivo principal para las futuras búsquedas de vida más allá de nuestro Sistema Solar.
Hito importante de CARMENES
A diferencia de los descubrimientos anteriores de CARMENES, en los que se combinaban mediciones de varios instrumentos, como en el caso de la Estrella de Barnard b, todas las mediciones Doppler de alta precisión y las observaciones de seguimiento utilizadas para este hallazgo han sido obtenidas por el consorcio CARMENES. Varios grupos dentro del consorcio usaron telescopios más pequeños para monitorear los cambios en el brillo de la estrella a fin de descartar explicaciones alternativas tales como manchas estelares u otras características de la superficie. Las actividades de seguimiento incluyeron campañas fotométricas intensivas en el Telescopio de Calar Alto de 1,23 m, el Observatorio de Sierra Nevada y el Telescopio Joan Oró-Montsec, entre otros.
“Este descubrimiento es un gran éxito para el proyecto CARMENES, que fue diseñado específicamente para buscar planetas alrededor de las estrellas menos masivas”, dice Ignasi Ribas, investigador del CSIC en el Institut d’Estudis Espacials de Catalunya y científico del proyecto CARMENES. Los nuevos planetas son el décimo y undécimo en el conteo de los descubrimientos de exoplanetas hechos con CARMENES.
“Los dos planetas pueden ser parte de un sistema más grande”, señala Stefan Dreizler, catedrático de la Universidad de Goettingen y coautor del estudio. “Las estrellas de muy baja masa –añade- parecen tener sistemas planetarios densamente poblados”. Más datos pueden revelar un sistema aún más rico.
“La característica única de nuestro instrumento, que le permite observar simultáneamente en el visible y en el infrarrojo cercano, es fundamental para confirmar la naturaleza de las señales detectadas con ambos canales como debido a la presencia de planetas en órbita, ya que en este caso, la amplitud de la señal no depende del canal con que se mida, al contrario de lo que pasa cuando la señal se debe a variabilidad intrínseca de la estrella”, apunta Pedro Amado, científico del CSIC en el Instituto de Astrofísica de Andalucía e investigador adjunto principal de CARMENES.
Un espectrógrafo óptico y de infrarrojo cercano
El instrumento CARMENES es un espectrógrafo óptico y de infrarrojo cercano de alta resolución construido en colaboración con 11 instituciones de investigación españolas y alemanas, y está operado por el observatorio de Calar Alto. CARMENES ha estado trabajando desde 2016.
El Institut d’Estudis Espacials de Catalunya está regido por un patronato compuesto por la Generalitat de Catalunya, el Consejo Superior de Investigaciones Científicas, la Universidad de Barcelona, la Universidad Autónoma de Barcelona y la Universidad Politécnica de Catalunya y está integrado en la red CERCA (Centres de Recerca de Catalunya).
M. Zechmeister, S. Dreizler, I. Ribas et al. The CARMENES search for exoplanets around M dwarfs. Two temperate Earth-mass planet candidates around Teegarden’s Star. Astronomy & Astrophysics.
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