La misión Kepler de la NASA reveló la existencia de este exoplaneta, que se encuentra en un sistema solar con tres estrellas. ¿Qué camino recorren los expertos para encontrarlos?

OI-5Ab es un exoplaneta recién hallado que orbita una estrella en un sistema triple. Es un gran ejemplo del tipo de descubrimientos asombrosos que resultan de la cooperación entre grandes equipos de astrónomos que utilizan diversos tipos de telescopios y técnicas de observación.

Existe el estereotipo de que los científicos, “genios solitarios”, hacen sus descubrimientos sin la ayuda de otros. Esto se propaga mediante el prestigioso Premio Nobel, que se otorga a un máximo de dos o tres expertos a la vez.

Pero los principales descubrimientos, particularmente en los campos de la astronomía y la física, se logran cada vez más por equipos de docenas o incluso cientos de científicos que combinan datos de múltiples experimentos y técnicas de observación

¿Cómo encontrar un exoplaneta?

Una de las áreas de investigación astronómica de más rápido crecimiento es el estudio de planetas en otros sistemas solares, llamados exoplanetas. Al momento de escribir estas líneas, se han descubierto 4 mil 367. Tratar de observar uno orbitando alrededor de una estrella distante es un poco como tratar de ver una luciérnaga arrastrándose en un reflector, por lo que la gran mayoría de los exoplanetas se han descubierto utilizando una variedad de ingeniosas técnicas indirectas.

Uno de ellos es la técnica de velocidad radial, que se ha utilizado para descubrir 833 exoplanetas hasta ahora. Esta técnica mide pequeños cambios en el color de la luz de la estrella cuando es arrastrada suavemente por su exoplaneta en órbita.

La mayoría de los primeros descubrimientos de exoplanetas se realizaron utilizando esta técnica. La primera detección tentativa de un exoplaneta fue realizada en 1988 por un equipo canadiense utilizando velocidad radial. El primer descubrimiento de un exoplaneta fue en 1995, que les valió a los descubridores el Premio Nobel de Física219.

La velocidad radial fue la primera, pero ahora más de las tres cuartas partes de los exoplanetas conocidos se han descubierto utilizando la técnica del tránsito. Funciona midiendo el brillo de una estrella a lo largo del tiempo, observando las caídas de brillo que se repiten regularmente, lo que podría ser causado por un planeta que pasa frente a una estrella durante su órbita.

Miles de planetas

La Misión Kepler midió cuidadosamente el brillo de 180 mil estrellas cada uno a 30 minutos durante cuatro años, utilizando un telescopio espacial. Se descubrieron casi 2 mil 400 exoplanetas (y más de 400 en la misión de seguimiento K2). El equipo de la misión incluye oficialmente a decenas de astrónomos y científicos de apoyo, y decenas más pudieron analizar los datos disponibles públicamente en busca de descubrimientos planetarios adicionales.

El equipo midió su último exoplaneta en 2018, y ahora el Satélite de reconocimiento de exoplanetas en tránsito (TESS) está siguiendo sus pasos. En lugar de enfocarse en un solo parche de cielo, TESS monitorea varios parches de cielo.

La desventaja de la técnica de tránsito simple es que hay otros efectos astrofísicos que pueden causar la misma caída periódica de brillo, como estrellas de fondo que varían en brillo o manchas estelares. Debido a esto, cuando las señales se descubren por primera vez mediante estudios de tránsito, se numeran como “objetos de interés” hasta que se validan como exoplanetas reales mediante otra técnica de detección de exoplanetas, a menudo la velocidad radial.

En este momento, la misión TESS tiene más de 2 mil objetos de interés y más de 100 exoplanetas confirmados. El proceso de validación es donde muchos de los sistemas exoplanetarios realmente sorprendentes y fascinantes son destruidos por impresionantes hazañas de colaboración y cooperación científicas, y los equipos de TESS y Kepler mantienen un centro de coordinación para planificar y compartir datos de seguimiento.

Sistemas de exoplanetas increíbles

Algunos de los descubrimientos de exoplanetas realmente notables hasta la fecha incluyen planetas que orbitan alrededor de un par de estrellas (sí, como Tatooine en Star Wars), siete exoplanetasen el mismo sistema, todos más cerca de su estrella que Mercurio de nuestro Sol, planetas en evaporación y una enana marrón con anillos que avergonzaría a Saturno.

Todos estos descubrimientos requirieron una gran cantidad de modelos adicionales y recopilación de datos para comprender los sistemas, pero uno de los sistemas de exoplanetas más complicados hasta ahora se anunció en enero de 2020.

Kepler Object of Interest 5 (KOI-5) fue uno de los primeros exoplanetas enviados por el telescopio espacial Kepler en 2009. Pero los primeros datos de seguimiento mostraron rápidamente que el sistema se complicó por una estrella adicional y un seguimiento extraño. Los astrónomos de la misión estaban vadeando alegremente (y quizás un poco frenéticamente) a través de posibles descubrimientos de exoplanetas, por lo que se dejaron en el archivo público. El mismo sistema fue marcado nuevamente una década después por TESS como un objeto de interés de TESS (TOI-1241).

Las imágenes de alta resolución de un equipo de astrónomos se combinaron con datos de velocidad radial de referencia de mayor tiempo de otro equipo y la historia comenzó a surgir: KOI-5 era un sistema de estrellas triples con un exoplaneta orbitando una de las estrellas.

He sido usuario de varios archivos de datos públicos para sistemas de exoplanetas en mi investigación y trabajo y aprecio completamente cómo las políticas de datos abiertos maximizan el resultado de la investigación científica que se puede lograr con cada conjunto de datos.

Órbitas complejas

Dos estrellas del tamaño de un sol, designadas A y B, orbitan entre sí cada 29 años en el medio del sistema, mientras que una tercera estrella más pequeña orbita las dos estrellas centrales cada 400 años. El planeta descubierto se llama KOI-5Ab, porque orbita la estrella A, en una órbita que se inclina enormemente lejos del plano de las órbitas de las estrellas.

Los datos de Kepler y TESS, que requirieron el esfuerzo de decenas de astrónomos trabajando juntos, han revelado el tamaño de KOI-5Ab: siete veces el radio de la Tierra. Otro equipo de astrónomos utilizó datos de velocidad radial para medir la masa de KOI-5Ab: 57 veces la masa de la Tierra. La combinación de estos números da la densidad y nos dice que este planeta es un planeta gigante gaseoso, un poco más pequeño y denso que Saturno.

Así como alguien se convirtió en astrónomo a mí siempre me ha gustado leer historias de ciencia ficción, me gusta pensar en cómo sería visitar un exoplaneta como este. Al ser un planeta gaseoso, en realidad no podríamos estar en la superficie, pero si pudiéramos flotar en el borde de su atmósfera con nuestra nave espacial, ¿qué veríamos?

Se ha medido que algunos exoplanetas son muy oscuros, así que imagina mirar hacia abajo para ver nubes de color marrón oscuro y gris arremolinándose en franjas turbulentas impulsadas por vientos feroces. En el cielo, verías un sol 17 veces más grande que el nuestro. También habría otro sol mucho más pequeño, solo medio por ciento más brillante que el de nosotros (que aún sería mil veces más brillante que la luna llena de la Tierra). Este sol más pequeño completaría una órbita a través de las constelaciones en el cielo cada 30 años. La tercera estrella del sistema se movería mucho más lentamente en relación con las estrellas de fondo y, a pesar de su gran distancia, aún parecería mucho más brillante que la luna llena en nuestro cielo.

Incluso en órbita sobre este planeta, la oscuridad total solo estaría disponible para breves fragmentos cada 200 años cuando las tres estrellas vagaran en la misma parte de la esfera celeste. Este sistema de exoplanetas parece una historia de ciencia ficción, pero los astrónomos han podido probar de manera concluyente su existencia.

Descubrimiento colaborativo

La astronomía es una de las mejores ciencias para compartir datos. Tenemos el repositorio arXiv de artículos revisados por pares de libre acceso, y la práctica estándar es que los datos del telescopio sean de acceso público en varias bases de datos después de un periodo de propiedad corto (generalmente un año).

La cooperación entre astrónomos que utilizan muchas técnicas de observación diferentes ha llevado a descubrimientos increíbles como el sistema KOI-5Ab, y mientras los satélites no arruinen l astronomía reciente, los grandes esfuerzos de equipo y las colaboraciones entre las instalaciones de los telescopios continuarán produciendo descubrimientos astronómicos. Lo suficientemente notable como para superar la ciencia ficción.

Con información The Conversation