Jonathan Gagné es un becario posdoctoral Banting en el Instituto de Investigaciones sobre los Exoplanetas (iREx), de la Universidad de Montreal. Su investigación se centra en la cinemática de las estrellas cercanas al Sol, las asociaciones de estrellas jóvenes, enanas marrones y exoplanetas. En la actualidad es consejero científico en el Planetario Rio Tinto Alcan de Montreal y participó en el descubrimiento de un planeta de la talla de Neptuno en órbita alrededor de la estrella AU Microscopii.
Hace más de una década que los astrofísicos buscan planetas en ese sistema, que constituye un laboratorio único para estudiar la formación planetaria. Este descubrimiento, que fue anunciado este 24 de junio 2020 en la revista científica Nature, fue realizado particularmente gracias a los telescopios espaciales TESS y Spitzer de la NASA.
Situada a unos 32 años-luz de la Tierra, AU Microscopii o AU Mic, es una “estrella joven” de entre 20 y 30 millones de años. Lo cual quiere decir que es alrededor de 180 veces más joven que nuestro Sol. En la década de los años 2000, se descubrió que estaba rodeada por un imponente cinturón de escombros, un remanente de su formación. Desde entonces, los astrofísicos han estado buscando activamente planetas a su alrededor porque es dentro de esos cinturones de polvo y gas que se forman.
Jonathan Gagné en la cumbre del Mauna Kea, donde se llevó a cabo una campaña de observación desde 2010 para detectar planetas alrededor de la estreal AU Mic. (Fuente: Jonathan Gagné. (Groupe CNW/Espace pour la vie)
Jonathan Gagné, que participó en las observacione y en el tratamiento de datos, explica por qué llevó cerca de 15 años descubrir este planeta: “Au Mic es una estrella pequeña que tiene más o menos 50% la masa del Sol. Estas estrellas poseen generalmente campos magnéticos muy fuertes, lo cual las vuelve muy activas. Las numerosas manchas y erupciones en la superficie de AU Mic interfieren en la detección de planetas, que ya de por sí complicada debido a la presencia del cinturón”.
Un gran desafío
Es en 2010 que el equipo del Dr. Peter Plavchan, profesor adjunto en la Universidad George-Mason de Fairfax, Virginia, en las afueras de Washington, comenzó a obsérvala desde el suelo, con el Telescopio Infrarrojo de la NASA, situado en Hawai (NASA Infrared Telescope Facility, IRTF). Este telescopio opera en infrarrojo, un tipo de luz donde la actividad de la estrella es menos intensa.
Jonathan Gagné, quien durante sus estudios de doctorado hizo numerosas observaciones con ese telescopio, comenzó a forma parte de este equipo en 2014. “Fue en 2016 que notamos una posible variación periódica de velocidad radial de AU Mic. Esto llamó nuestra atención” dice el astrofísico canadiense. Este movimiento puede en efecto indicar la presencia de un planeta, puesto que al desplazarse este planeta a lo largo de su órbita, ejerce una atracción gravitacional sobre la estrella, que oscila ligeramentes sobre ella misma.
NASA Infrared Telescope Facility, Mauna Kea, à Hawaii (iStockphoto)
La ayuda de los telescopios espaciales
La precisión de los datos obtenidos en el suelo no eran suficientes para confirmar que esa señal provenía de un exoplaneta. El equipo logró más bien confirmar la presencia de AU Mic b, gracias a otro método llamado de tránsito. Un tránsito se produce cuando un planeta pasa directamente entre nosotros y su estrella, escondiendo así una pequeña fracción de su luz periódicamente.
Los astrónomos observaron dos tránsitos del planeta durante la primera misión del satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) en el verano de 2018, y otros dos con el telescopio espacial Spitzer de la NASA en 2019. Como la cantidad de luz bloqueada depende de la talla del planeta y de la distancia que se encuentra de su Sol, estas observaciones permiten determinar que AU Mic b tiene aproximadamente la talla de Neptuno y pasa delante de su Sol cada 8.5 días.
La masa del planeta está parcialmente limitada por las observaciones anteriores hechas desde el suelo. Combinando las observaciones del IRTF, con las de los otros dos telescopios: el Observatorio Europe Austral en Chile y el Observatorio W.M. Keck en Hawai, el equipo deduce que la masa de ese nuevo planeta es 3,4 veces la masa de Neptuno o sea 58 veces la masa de la Tierra.
Representación artístia de AU Mic b, cuyo tamaño es similar al de Neptuno, pero que es posiblement mayor (por lo menos 3.4 veces Neptuno según las observaciones hechas desde el suelo con el método de velocidad radial). (Fuente: Goddard Space Flight Centre de la NASA/Chris Smith (USRA). (Groupe CNW/Espace pour la vie)
Un laboratorio único
AU Mic ofrece un laboratorio único para determinar cómo se forman los planetas y sus atmósferas y cómo interactúan con los cinturones de residuos y gases que les dieron vida. Los astrofísicos están contentos con este descubrimiento puesto que se conocen poco los sistemas como el de AU Mic. No solo la detección de exoplanetas es difícil en esos sistemas, sino que son también muy raras porque el período de formación planetaria es relativamente corto con respecto a la vida de una estrella.
El sistema se encuentra cerca de nosotros y nos parece más brillante, lo cual permite observarlo con una serie de instrumentos como el espectrógrafo SPIRou, que es un espectro-polarímetro no infrarrojo para descubrir nuevos mundos habitables y estudiar el nacimiento de estrellas y planetas.
Étienne Aritgau, otro investigador del Instituto de Investigaciones sobre los exoplanetas (iREx), de la Universidad de Montreal, explica que “este instrumento, con sus capacidades polarimétricas permitirá distinguir mejor los efectos de la actividad de la estrella que se confunde a menudo con la señal de los planetas. Se podrá así calcular la masa de AU Mic b con precisión y saber si este planeta se parece a un gran Tierra o más bien a un gemelo de Neptuno”. Otros astrónomos del iREx están entusiastas con la idea de intentar detectar la atmósfera posible del planeta, lo que también se puede hacer con SPIRou.
Uno de los intereses de este descubrimiento es que AU Mic forma parte de una asociación de estrellas jóvenes, astros que se formaron más o menos al mismo tiempo en el mismo lugar. Beta Pictoris, la estrella que da el nombre a esta asociación, posee también un cinturón y dos planetas conocidos. La estrella y sus planetas son mucho más masivas y no parecen haber evolucionado de la misma forma. El estudio de estos dos sistemas, que tienen muchas características en común, permite comparar dos escenarios de formaciones planetarias muy diferentes.
La superficie de pequeñas estrella como AU Mic esta cubierta de manchas y erupciones solares, lo que complica considerablemente la detección de planetas a su alrededor. (Fuente: Goddard Space Flight Centre de la NASA/Chris Smith (USRA) (Groupe CNW/Espace pour la vie)
El artículo científico
El artículo “A planet within the debris disk around the pre-main-sequence star AU Microscopii”, que podríamos intentar traducir como “Un planeta dentro del disco de escombros alrededor de la estrella pre-secuencia principal AU Microscopii”, fue publicado en la edición del 25 de junio 2020 de la revista Nature. Además de Jonathan Gagné, tercer autor del artículo, el equipo comprende al autor principal Peter Plavchan de la Universidad George-Masson; el segundo autor Thomas Barclay de la Universidad de Maryland y otros 82 coautores, entre los que se encuentra un ex estudiante a la maestría del iREx, David Berardo, hoy estudiante al doctorado el Massachusetts Institute of Technology, MIT, de Boston.
Espacio para la vida
Espacio para la vida reúnen en el mismo sitio el Biodomo, el Insectario, el Jardín Botánico y el Planetario Rio Tinto Alcan. Estas cuatro prestigiosas instituciones de la ciudad de Montreal forman el mayor complejo de ciencias naturales de Canadá. Juntos, están iniciando un movimiento audaz, creativo y urbano, en el que se está repensando el vínculo entre los humanos, la naturaleza y se está cultivando una nueva forma de vida.
RCI/espacepourlavie.ca/exoplanetes.umontreal.ca/nature.com/lna.br/ui.adsabs.harvard.edu/Internet
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