Cincuenta nuevos exoplanetas descubiertos por HARPS

Impresión artística de uno de los más de 50 exoplanetas descubiertos por HARPS: la rocosa super-Tierra HD 85512 b. Crédito: ESO/M. Kornmesser

Astrónomos anunciaron hoy que, usando el mundialmente reconocido buscador de planetas de ESO, HARPS, pudieron obtener un enorme botín de más de 50 nuevos exoplanetas, entre ellos 16 súper-Tierras, una de las cuales orbita en el borde de la zona habitable de su estrella. Tras el estudio de las propiedades de todos los planetas encontrados hasta ahora por HARPS, el equipo comprobó que alrededor del 40% de las estrellas similares al Sol tienen al menos un planeta más liviano que Saturno.

El espectrógrafo HARPS, instalado en el telescopio de 3,6 metros en el Observatorio La Silla, en la Región de Coquimbo en Chile, es el buscador de planetas más exitoso del mundo [1]. El equipo de HARPS, dirigido por Michel Mayor (Universidad de Ginebra, Suiza), anunció hoy el descubrimiento de más de 50 nuevos exoplanetas que orbitan estrellas cercanas, incluyendo dieciséis súper-Tierras [2]. Este es el mayor número de exoplanetas anunciados simultáneamente [3]. Estos nuevos hallazgos fueron presentados en una conferencia sobre Sistemas Solares Extremos que reúne a 350 expertos en exoplanetas en Wyoming, Estados Unidos.

“La cosecha de descubrimientos que nos ha dado HARPS ha superado todas las expectativas, e incluye una población excepcionalmente rica de súper-Tierras y planetas tipo Neptuno orbitando alrededor de estrellas muy similar a nuestro Sol. Y aún mejor: los nuevos resultados muestran que el ritmo de los descubrimientos se está acelerando“, dice Mayor.

En los ocho años que lleva sondeando estrellas similares al Sol mediante la técnica de velocidad radial, HARPS ha permitido descubrir más de 150 nuevos planetas. Alrededor de dos tercios de todos los exoplanetas conocidos con masas menores a la de Neptuno [4] fueron descubiertos por HARPS. Estos excepcionales resultados son el fruto de varios cientos de noches de observación con HARPS [5].

Mediante el análisis de observaciones realizadas con HARPS a 376 estrellas similares al Sol, los astrónomos lograron mejorar bastante la estimación de las probabilidades de que una estrella tipo Sol albergue planetas de baja masa (en comparación con los gigantes gaseosos). Descubrieron que el 40% de estas estrellas tienen al menos un planeta menos masivo que Saturno. La mayoría de los exoplanetas de masa igual o inferior a Neptuno parecen formar parte de sistemas con múltiples planetas.

El proceso de actualizaciones a sus sistemas de hardware y software está permitiendo elevar a HARPS a un nivel superior de estabilidad y sensibilidad en la búsqueda de planetas rocosos que pudieran albergar vida. Diez estrellas cercanas similares al Sol fueron seleccionadas para el nuevo sondeo. Estas estrellas habían sido observadas previamente con HARPS, por lo que se sabía que eran buenas candidatas para mediciones de velocidad radial extremadamente precisas. Tras dos años de trabajo, el equipo de astrónomos ha descubierto cinco nuevos planetas con masas menores a cinco veces la masa de la Tierra.

“Estos planetas serán unos de los mejores objetivos para los futuros telescopios espaciales que buscarán signos de vida en la atmósfera de otros planetas mediante la detección de huellas químicas, como evidencia de oxígeno“, explica Francesco Pepe (Observatorio de Ginebra, Suiza), autor principal de uno de los artículos científicos más recientes.

Uno de los nuevos planetas descubiertos anunciado recientemente, HD 85512 b, posee una masa estimada de sólo 3,6 veces la masa de la Tierra [6] y se encuentra en el borde de la zona habitable: aquella estrecha zona alrededor de una estrella donde el agua puede estar presente en forma líquida si las condiciones son apropiadas [7].

“Este es el planeta de menor masa confirmado y descubierto con el método de velocidad radial que potencialmente se encuentra en la zona habitable de su estrella, y el segundo planeta de baja masa descubierto por HARPS en el interior de la zona habitable“, añade Lisa Kaltenegger (Instituto Max Planck de Astronomía, Heidelberg, Alemania y la Universidad de Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, en Boston, EE.UU.), quien es experta en habitabilidad de exoplanetas.

El aumento en precisión de los sondeos realizados por HARPS permite ahora la detección de planetas con menos de dos masas terrestres. HARPS es tan sensible que puede detectar amplitudes de velocidad radial significativamente menores a 4 km/h [8] -menos de la velocidad de una persona caminando.

“La detección de HD 85512 b está lejos de ser el límite de HARPS y demuestra la posibilidad de descubrir otras súper-Tierras en zonas habitables alrededor de estrellas similares al Sol“, añade Mayor.

Estos resultados permiten a los astrónomos confiar en que pronto descubrirán nuevos pequeños planetas rocosos habitables alrededor de estrellas similares a nuestro Sol. Nuevos instrumentos permitirán impulsar esta búsqueda, entre ellos una copia de HARPS que será instalado en el Telescopio Nazionale Galileo en las Islas Canarias, para estudiar las estrellas en el cielo del norte, además de un nuevo y más potente buscador de planetas, llamado ESPRESSO, que será instalado en el Very Large Telescope (VLT) de ESO en Cerro Paranal, Chile, en 2016 [9]. En un futuro algo más lejano se espera que el instrumento del CODEX, para el European Extremely Large Telescope (E-ELT), impulse esta técnica a un nivel aún superior.

“En los próximos diez a veinte años deberíamos tener la primera lista de planetas potencialmente habitables en la cercanías del Sol. Hacer una lista es esencial antes de que futuros experimentos pueden buscar posibles huellas espectroscópicas de vida en las atmósferas de exoplanetas“, concluye Michel Mayor, quien descubrió el primer exoplaneta de la historia alrededor de una estrella normal en 1995.

Notas

[1] HARPS mide la velocidad radial de una estrella con una precisión extraordinaria. Un planeta en órbita alrededor de una estrella hace que la estrella se acerque y se aleje regularmente de un observador distante situado en la Tierra. Debido al efecto Doppler, este cambio de velocidad radial produce un cambio en el espectro de la estrella hacia longitudes de onda mayores a medida que se aleja (llamado desplazamiento al rojo) y un desplazamiento al azul (hacia longitudes de onda más cortas) cuando se acerca. Este pequeño cambio en el espectro de la estrella se puede medir con un espectrógrafo de alta precisión como HARPS y se utiliza para inferir la presencia de un planeta.

[2] Los planetas con masas entre una y diez veces la masa de la Tierra se denominan súper-Tierras. No existen planetas de este tipo en nuestro Sistema Solar, pero parecen ser muy comunes alrededor de otras estrellas. Los descubrimientos de tales planetas en zonas habitables alrededor de sus estrellas son muy importantes ya que, si el planeta es rocoso y contiene agua como la Tierra, podría potencialmente albergar vida.

[3] En la actualidad el número de exoplanetas se acerca a 600. Además de los exoplanetas descubiertos con la técnica de velocidad radial, más de 1200 candidatos de exoplanetas han sido encontrados por la misión Kepler de la NASA, utilizando un método alternativo: buscando la ligera disminución en el brillo de una estrella cuando un planeta pasa por delante (tránsitos) y bloquea parte de su luz. La mayoría de los planetas descubiertos por este método de tránsito son muy distantes. En cambio, los planetas descubiertos por HARPS orbitan estrellas cercanas al Sol, lo que los convierte mejores objetivos para observaciones adicionales de seguimiento.

[4] Neptuno tiene alrededor de diecisiete veces la masa de la Tierra.

[5] Este extenso programa de observación es dirigido por Stéphane Udry (Observatorio de Ginebra, Suiza).

[6] Con el método de velocidad radial, los astrónomos sólo pueden estimar la masa mínima de un planeta ya que la estimación de la masa también depende de la inclinación del plano orbital con respecto a la línea de visión, lo que se desconoce. Desde el punto de vista estadístico, sin embargo, esta masa mínima a menudo se cerca a la masa real del planeta.

[7] Hasta el momento, HARPS ha encontrado dos súper-Tierras que podrían estar dentro de la zona habitable. La primera de ellas, Gliese 581 d, fue descubierta en 2007 (ver noticia anterior). HARPS también fue usado recientemente para demostrar que otra supuesta súper-Tierra en la zona habitable alrededor de la estrella Gliese 581 (Gliese 581 g) no existe.

[8] Con un gran número de mediciones, la sensibilidad de detección de HARPS es cercana al 100% de las súper-Tierras de diez masas terrestres con períodos orbitales de hasta un año. En el caso de planetas de tres masas terrestres con órbitas de un año, la probabilidad de detección se mantiene cercana al 20%.

[9] ESPRESSO, el espectrógrafo Echelle para Exoplanetas Rocoso y Observaciones Espectroscópicas Estables, será instalado en el Very Large Telescope de ESO en Cerro Paranal, Chile. Actualmente en fase de diseño preliminar, el comienzo de sus operaciones está programado para 2016. ESPRESSO alcanzará una precisión de velocidad radial de 0,35 km/h o menos. Comparativamente, la Tierra provoca una velocidad radial de 0,32 km/h en el Sol. Esta resolución por lo tanto debería permitir a ESPRESSO descubrir planetas de masa terrestre en la zona habitable de estrellas de baja masa.

Información adicional

Los resultados de este estudio fueron presentados el 12 de septiembre de 2011, en la conferencia sobre Sistemas Solares Extremos realizada en el Parque Nacional Grand Teton, Wyoming, Estados Unidos.

Un resumen del estudio será presentado en el artículo científico (en preparación) “La búsqueda con HARPS de planetas extra-solares australes, XXXIV – Ocurrencia, distribución de masas y propiedades orbitales de súper-Tierras y planetas tipo Neptuno”, el que será publicado en la revista Astronomy & Astrophysics.

Enlaces

• Artículos científicos en Astronomy & Astrophysics:
  • “The HARPS search for Earth-like planets in the habitable zone, I — Very low-mass planets around HD20794, HD85512, HD192310” (Pepe et al., 2011)
  • “The HARPS search for southern extra-solar planets XXXIV. Occurrence, mass distribution and orbital properties of super-Earths and Neptune-mass planets” (Mayor et al., 2011)

• HARPS
• ESPRESSO
• Gliese 581
• Fotos del Observatorio La Silla

Nota de prensa publicada en el portal del Observatorio Europeo Austral (ESO).