Los puntos rojos indican sistemas de exoplanetas descubiertos anteriormente por microlente. Recuadro: Concepción artística del exoplaneta y su estrella anfitriona.
Crédito: Universidad de Tokio.
Los investigadores que utilizan telescopios en todo el mundo confirmaron y caracterizaron un exoplaneta que orbita una estrella cercana a través de un fenómeno raro conocido como microlente gravitacional. El exoplaneta tiene una masa similar a Neptuno, pero orbita una estrella más ligera (más fría) que el Sol en un radio orbital similar al radio orbital de la Tierra. Alrededor de estrellas frías, se cree que esta región orbital es el lugar de nacimiento de los planetas gigantes gaseosos. Los resultados de esta investigación sugieren que los planetas del tamaño de Neptuno podrían ser comunes alrededor de esta región orbital. Debido a que el exoplaneta descubierto esta vez está más cerca que otros exoplanetas descubiertos por el mismo método, es un buen objetivo para las observaciones de seguimiento con telescopios de clase mundial como el Telescopio Subaru.
El 1 de Noviembre de 2017, el astrónomo aficionado Tadashi Kojima en la prefectura de Gunma, Japón, informó de un nuevo objeto enigmático en la constelación de Tauro. Los astrónomos de todo el mundo comenzaron las observaciones de seguimiento y determinaron que este era un ejemplo de un evento raro conocido como microlente gravitacional. La teoría de la relatividad general de Einstein nos dice que la gravedad deforma el espacio. Si un objeto en primer plano con fuerte gravedad pasa directamente por delante de un objeto de fondo en el espacio exterior, este espacio deformado puede actuar como una lente y enfocar la luz del objeto de fondo, haciendo que parezca iluminarse temporalmente. En el caso del objeto descubierto por Kojima, una estrella a 1600 años luz de distancia pasó frente a una estrella a 2600 años luz de distancia. Además, al estudiar el cambio en el brillo de la lente, los astrónomos determinaron que la estrella en primer plano tiene un planeta en órbita.
Esta no es la primera vez que se descubre un exoplaneta por la técnica de microlente. Pero los eventos de microlente son raros y de corta duración, por lo que los descubiertos hasta ahora se encuentran hacia el Centro Galáctico, donde las estrellas son más abundantes. Por el contrario, este sistema de exoplanetas se encontró casi en la dirección opuesta a la observada desde la Tierra.
Un equipo dirigido por Akihiko Fukui en la Universidad de Tokio utilizando una colección de 13 telescopios ubicados en todo el mundo, incluido el telescopio de 188 cm y el telescopio de 91 cm en el Observatorio Astrofísico Okayama de NAOJ y el telescopio de 133 cm en ISAS, observaron este fenómeno durante 76 días y recopilaron datos suficientes para determinar las características del sistema de exoplanetas. La estrella anfitriona tiene una masa de aproximadamente la mitad de la masa del Sol. El exoplaneta a su alrededor tiene una órbita similar en tamaño a la órbita de la Tierra, y una masa aproximadamente un 20% más pesada que Neptuno.
Este radio orbital alrededor de este tipo de estrella coincide con la región donde el agua se condensa en hielo durante la fase de formación del planeta, lo que hace que este lugar sea teóricamente favorable para formar planetas gigantes gaseosos. Los cálculos teóricos muestran que este tipo de planeta tiene una probabilidad de detección a priori de solo el 35%. El hecho de que este exoplaneta fue descubierto por pura casualidad sugiere que los planetas del tamaño de Neptuno podrían ser comunes alrededor de esta región orbital.
Este sistema de exoplanetas es más cercano y brillante como se ve desde la Tierra que otros sistemas de exoplanetas descubiertos por microlente. Esto lo convierte en un objetivo principal para observaciones de seguimiento con telescopios líderes en el mundo como el Telescopio Subaru o telescopios extremadamente grandes de próxima generación como el Telescopio Treinta Metros TMT.
Estos hallazgos fueron publicados como: Fukui et al. “Kojima-1Lb is a Mildly Cold Neptune around the Brightest Microlensing Host Star” in the Astronomical Journal, November 1, 2019.
Fuente: National Astronomical Observatory, Japan (NAOJ).
Artículo original: Worldwide Observations Confirm Nearby “Lensing” Exoplanet. Nov. 1, 2019.
Material relacionado:
El primer ejemplo de Lente Gravitatoria: El Sol.
El Eclipse de 1919 y la primera comprobación Experimental de la Teoría de la Relatividad, dieron inicio a este campo de estudio. La introducción del siguiente trabajo contiene artículos al repecto:
- 100 Años de la Primera Confirmación Experimental de la Teoría de la Relatividad General. Carlos Costa. AAA. Mayo 29, 2019.
Los siguientes artículos pretenden ilustrar el método aplicado a la búsqueda de exoplanetas, sus limitaciones y su empleo:
- Detecting exoplanets through microlensing. ESO / Supernova / L. Calçada.
- Microlensing. Beyond our Cosmic Neighborhood. The Planetary Society.
- Microlensing and Its Limits. Paul Gilster. Centaury Dreams. April 14, 2006.
- Microlensing exoplanets. Penny D Sackett. Scholarpedia, 2010.
- Detecting Exoplanets by Gravitational Microlensing using a Small Telescope. Grant Christie. Auckland Observatory, New Zealand.
El método de las microlentes, no da la masa de la lente. El trabajo que se presenta en el siguiente artículo, proporciona un método para hacerlo, siendo además muy instructivo porque repasa en detalle el procedimiento general:
When Stars Align. Stacy Kim. astrobites. Sep 23, 2015.
¿Cuántos exoplanetas se han descubierto usando microlentes?
El objetivo del siguiente trabajo publicado en 2012, fue determinar la distribución de planetas en toda la galaxia, desglosada por masa y semieje mayor, a partir de datos obtenidos por microlente. Las sondeos anteriores se han centrado en los datos del Doppler (velocidad radial) y los métodos de tránsito, que están sesgados para detectar preferentemente los planetas calientes cercanos a su estrella. La microlente, en contraste, es ideal para encontrar planetas lejos de sus estrellas anfitrionas:
A Cornucopia of Worlds: Planetary Abundance from Microlensing Surveys. Sukrit Ranjan. astrobites. Feb 9, 2012.
Recursos:
“El siguiente trabajo es una carta de recursos que proporciona una guía para una selección de la literatura sobre lentes gravitacionales y sus aplicaciones. Se citan artículos de revistas, libros, artículos populares y sitios web para los siguientes temas: fundamentos de la Lente Gravitacional, Fundamentos de la Cosmología, Historia de la Lente Gravitacional, Lentes Fuertes, Lentes Débiles y Microlentes“:
Gravitational Lensing. Tommaso Treu, Philip J. Marshall, Douglas Clowe. AJP Resource Letter. 2011.
Otros artículos:
A continuación ponemos el resumen introductorio del trabajo citado inmediatamente abajo, que si bien es de caracter avanzado, el lector general puede rescatar unos cuantos puntos importantes, interpretar los diagramas, etc.:
“En ningún otro campo de la Astrofísica, el impacto de la nueva instrumentación ha sido tan sustancial como en el dominio de los Exoplanetas. Antes de 1995 nuestro conocimiento sobre exoplanetas se basaba principalmente enconsideraciones filosóficas y teóricas. Los años siguientes han sido marcados, en cambio, por descubrimientos sorprendentes hechos posibles por instrumentos de alta precisión. Más recientemente la disponibilidad de nuevas técnicas movió el foco de la detección a la caracterización de exoplanetas. La próxima generación de instalaciones producirán datos aún más complementarios que conducirán a una vista de las características del exoplaneta y que mediante la comparación con los modelos teóricos, permitirán una mejor comprensión de la Formación de los planetas”:
Instrumentation for the detection and characterization of exoplanets. Francesco Pepe, David Ehrenreich, Michael R. Meyer.
Curiosidades:
EL fenómeno físico de las Microlentes, se enmarca en la teoría de la Gravedad de la Relatividad General. ¿Existirá alguna otra herramienta que nos brinde esta teoría para la detección de exoplanetas?
Para ello, dos científicos europeos están analizando las posibilidades de utilizar la Astronomía de Ondas Gravitacionales, mirando hacia el lanzamiento, en la década de 2030, de LISA, la antena espacial con interferómetro láser de la ESA. EL objetivo, son los exoplanetas en sistemas binarios de enanas blancas. El siguiente artículo lo presenta:
- A Gravitational Wave Approach to Exoplanets. Paul Gilster. Centaury Dreams. July 11, 2019.
En la misma línea de la utilización de las Ondas Gravitacionales en la detección de exoplanetas está el siguiente trabajo:
- The loudest planets in our sky: gravitational waves from Super-Jupiters. Aaron Tohuvavohu. astrobites. Aug 7, 2018.
