Con la ayuda del telescopio espacial CHEOPS, un equipo internacional de astrónomos europeos logró identificar claramente la existencia de cuatro nuevos exoplanetas. Los cuatro mini-Neptunos son más pequeños y más fríos, y más difíciles de encontrar que los llamados exoplanetas de Júpiter caliente que se han encontrado en abundancia. Dos de los cuatro artículos resultantes están dirigidos por investigadores de la Universidad de Berna y la Universidad de Ginebra, que también son miembros del Centro Nacional de Competencia en Investigación (NCCR) PlanetS.
CHEOPS es una misión conjunta de la Agencia Espacial Europea (ESA) y Suiza, bajo el liderazgo de la Universidad de Berna en colaboración con la Universidad de Ginebra. Desde su lanzamiento en diciembre de 2019, las mediciones extremadamente precisas de CHEOPS han contribuido a varios descubrimientos clave en el campo de los exoplanetas.
Los miembros de NCCR PlanetS, la Dra. Solène Ulmer-Moll de las Universidades de Berna y Ginebra, y el Dr. Hugh Osborn de la Universidad de Berna, explotaron la sinergia única de CHEOPS y el satélite TESS de la NASA para detectar una serie de escurridizos exoplanetas. Los planetas, llamados TOI 5678 b y HIP 9618 c respectivamente, son del tamaño de Neptuno o ligeramente más pequeños con 4,9 y 3,4 radios terrestres.
Los artículos respectivos acaban de publicarse en las revistas Astronomy & Astrophysics y Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Publicando en las mismas revistas, otros dos miembros del equipo internacional, Amy Tuson de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) y el Dr. Zoltán Garai del Observatorio Astrofísico ELTE Gothard (Hungría), utilizaron la misma técnica para identificar dos planetas similares en otros sistemas
La sinergia de dos satélites
El satélite CHEOPS observa la luminosidad de las estrellas para capturar el ligero oscurecimiento que ocurre cuando, y si, un planeta en órbita pasa frente a su estrella desde nuestro punto de vista. Al buscar estos eventos de atenuación, llamados “tránsitos”, los científicos han podido descubrir la mayoría de los miles de exoplanetas que se sabe que orbitan estrellas distintas de nuestro Sol.
“El satélite TESS de la NASA sobresale en la detección de tránsitos de exoplanetas, incluso para los planetas pequeños más desafiantes. Sin embargo, cambia su campo de visión cada 27 días para escanear rápidamente la mayor parte del cielo, lo que le impide encontrar planetas en órbitas más largas. periodos”, explica Hugh Osborn.
Aún así, el satélite TESS pudo observar tránsitos únicos alrededor de las estrellas TOI 5678 y HIP 9618. Al regresar al mismo campo de visión después de dos años, pudo observar nuevamente tránsitos similares alrededor de las mismas estrellas. A pesar de estas observaciones, todavía no era posible concluir de manera inequívoca la presencia de planetas alrededor de esas estrellas ya que la información era incompleta.
“Aquí es donde entra en juego CHEOPS: centrándose en una sola estrella a la vez, CHEOPS es una misión de seguimiento que es perfecta para seguir observando estas estrellas para encontrar los fragmentos de información que faltan”, complementa Solène Ulmer-Moll.
Un largo juego de ‘escondite’
Ante la sospecha de la presencia de exoplanetas, el equipo de CHEOPS diseñó un método para evitar perder un valioso tiempo de observación a ciegas con la esperanza de detectar tránsitos adicionales. Adoptaron un enfoque específico basado en las pocas pistas que proporcionaron los tránsitos observados por TESS. En base a esto, Osborn desarrolló un software que propone y prioriza periodos candidatos para cada planeta. “Luego jugamos una especie de juego de ‘escondite’ con los planetas, usando el satélite CHEOPS”, como dice Osborn.
“Apuntamos CHEOPS hacia un objetivo en un momento dado, y dependiendo de si observamos un tránsito o no, podemos eliminar algunas de las posibilidades e intentarlo de nuevo en otro momento hasta que haya una solución única para el período orbital”. Los científicos tardaron cinco y cuatro intentos, respectivamente, en confirmar claramente la existencia de los dos exoplanetas y determinar que TOI 5678 b tiene un período de 48 días, mientras que HIP 9618 c tiene un período de 52,5 días.
Objetivos ideales para el JWST
La historia no termina ahí para los científicos. Con los períodos restringidos recién descubiertos, pudieron recurrir a observaciones terrestres utilizando otra técnica llamada velocidad radial, que permitió al equipo determinar masas de 20 y 7,5 masas terrestres, respectivamente, para TOI 5678 b y HIP 9618 c.
Con el tamaño y la masa de un planeta, se conoce su densidad y los científicos pueden hacerse una idea de lo que está hecho. “Sin embargo, para los mini-Neptunos, la densidad no es suficiente, y todavía hay algunas hipótesis en cuanto a la composición de los planetas: podrían ser planetas rocosos con mucho gas, o planetas ricos en agua y con una atmósfera muy vaporosa. “, explica Ulmer-Moll.
“Dado que los cuatro exoplanetas recién descubiertos están orbitando estrellas brillantes, también los convierte en objetivos de gran interés para la misión del Telescopio Espacial James Webb JWST, que podría ayudar a resolver el enigma de su composición”, dice Ulmer-Moll.
La mayoría de las atmósferas de exoplanetas observadas hasta ahora provienen de Júpiter calientes, que son exoplanetas muy grandes y calientes que orbitan cerca de su estrella madre. “Los cuatro nuevos planetas que detectamos tienen temperaturas mucho más moderadas de ‘solo’ 217 a 277 ºC. Estas temperaturas permiten que sobrevivan nubes y moléculas, que de otro modo serían destruidas por el intenso calor de los Júpiter calientes. Y potencialmente pueden ser detectadas por el JWST”, como explica Osborn.
De menor tamaño y con un período orbital más largo que los Júpiter calientes, los cuatro planetas recién detectados son un primer paso hacia la observación de planetas similares a la Tierra en tránsito.
Con información de Monthly Notices
 y Suiza, bajo el liderazgo de la Universidad de Berna en colaboración con la Universidad de Ginebra.){kind=link}