Científicos identifican unos 80 candidatos a exoplanetas en tiempo récord

Un análisis en tiempo récord de datos de K2, la misión ampliada del Telescopio Espacial Kepler de la NASA, ha revelado un tesoro de posibles exoplanetas en medio de unas 50.000 estrellas.

En un documento que aparece en 'Astronomical Journal', los científicos informan del descubrimiento de casi 80 nuevos candidatos planetarios, incluyendo uno destacado en particular: un probable planeta que orbita la estrella HD 73344, que sería el planeta anfitrión más brillante jamás descubierto por la misión K2.

El planeta parece orbitar HD 73344 cada 15 días, y según la cantidad de luz que bloquea cada vez que pasa frente a su estrella, los científicos estiman que el planeta tiene aproximadamente 2,5 veces el tamaño de la Tierra y 10 veces más masivo. También es probable que sea increíblemente caluroso, con una temperatura en el rango de 1.200 a 1.300 grados Celsius, aproximadamente la temperatura de la lava de un volcán en erupción.

El planeta se encuentra a una distancia relativamente corta de 35 parsecs, o alrededor de 114 años luz de la Tierra. Dada su proximidad y el hecho de que orbita una estrella muy brillante, los científicos creen que el planeta es un candidato ideal para los estudios de seguimiento para determinar su composición atmosférica y otras características.

"Creemos que probablemente sea más como una versión más pequeña y más caliente de Urano o Neptuno", dice Ian Crossfield, profesor asistente de física en el MIT (Massachusetts Institute of Technology) y codirector del estudio con la estudiante graduada Liang Yu.

El nuevo análisis también es notable por la velocidad con la que se realizó. Los investigadores pudieron usar las herramientas existentes desarrolladas en MIT para buscar rápidamente a través de gráficos de intensidad de luz llamadas 'curvas de luz' de cada una de las 50.000 estrellas que K2 monitoreó en sus dos campañas de observación recientes. Identificaron rápidamente a los candidatos planetarios y divulgaron la información a la comunidad de astronomía unas semanas después de que la misión K2 pusiera a disposición los datos brutos de la nave espacial. Un análisis típico de este tipo lleva entre varios meses y un año.

Crossfield dice que una búsqueda planetaria tan rápida permite a los astrónomos seguir con telescopios terrestres mucho antes de lo que lo harían, dándoles la oportunidad de vislumbrar candidatos planetarios antes de que la Tierra pase por ese pedazo de cielo en su camino alrededor del sol.

Dicha velocidad también será una necesidad cuando los científicos comiencen a recibir datos del Satélite de Encuestas de Exoplane en Transición de la NASA, TESS, que está diseñado para monitorear las estrellas cercanas en franjas de 30 días y, en última instancia, cubrirá casi todo el cielo.

"Cuando bajen los datos de TESS, pasarán unos meses antes de que todas las estrellas que TESS examinó ese mes se 'configuren' para el año", dice Crossfield. "Si sacamos candidatos rápidamente a la comunidad, todos pueden comenzar a observar de inmediato los sistemas descubiertos por TESS, y haciendo mucha ciencia planetaria. Así que este (análisis) fue realmente un ensayo general para TESS".

El equipo analizó datos de las campañas de observación 16 y 17 de K2, conocidas como C16 y C17. Durante cada campaña, K2 observa un parche del cielo durante 80 días. El telescopio está en una órbita que sigue a la Tierra mientras viaja alrededor del sol. Para la mayoría de las otras campañas, K2 ha estado en una orientación "orientada hacia atrás", en la que el telescopio observa esas estrellas que están esencialmente en su espejo retrovisor.

Dado que el telescopio se desplaza detrás de la Tierra, las estrellas que observa normalmente no son observables por los científicos hasta que el planeta gira alrededor del sol hasta ese pedazo particular de cielo, casi un año después. Por lo tanto, para las campañas orientadas hacia atrás, Crossfield dice que ha habido poca motivación para analizar los datos de K2 rápidamente.

Las campañas C16 y C17, por otro lado, fueron orientadas hacia el futuro; K2 observó aquellas estrellas que estaban frente al telescopio y dentro del campo de visión de la Tierra, al menos durante los próximos meses. Crossfield, Yu y sus colegas tomaron esto como una oportunidad para acelerar el análisis habitual de los datos de K2, para dar a los astrónomos la oportunidad de observar rápidamente a los candidatos planetarios antes de que la Tierra los pase por alto.

Durante C16, K2 observó 20.647 estrellas durante 80 días, entre el 7 de diciembre de 2017 y el 25 de febrero de 2018. El 28 de febrero, la misión divulgó los datos, en forma de imágenes a nivel de píxel, a la comunidad de astronomía. Yu y Crossfield inmediatamente comenzaron a analizar los datos, utilizando algoritmos desarrollados en el MIT para seleccionar entre 20.000 estrellas y 1.000 estrellas de interés.

Luego, el equipo trabajó todo el día, mirando a través de estas 1.000 estrellas por ojo en busca de señales de tránsitos o caídas periódicas a la luz de las estrellas que podrían indicar el paso de un planeta. Al final, descubrieron 30 candidatos planetarios "de la más alta calidad", cuyas firmas periódicas son especialmente posibles debido a los planetas en tránsito.

"Nuestra experiencia con cuatro años de datos de K2 nos lleva a creer que la mayoría de estos son planetas reales, listos para ser confirmados o estadísticamente validados", escriben los investigadores en su artículo.

También identificaron una cantidad similar de candidatos planetarios en el reciente análisis C17. Además de estos candidatos planetarios, el grupo también seleccionó cientos de señales periódicas que podrían ser señales de fenómenos astrofísicos, como estrellas pulsantes o giratorias, y al menos una supernova en otra galaxia.

Si bien la naturaleza de una estrella no suele cambiar en el transcurso de un año, Crossfield dice que mientras más pronto los investigadores puedan realizar un seguimiento de un posible tránsito planetario, mayores posibilidades hay de que se confirme que realmente existe un planeta.

"Desea observar (candidatos) de nuevo relativamente pronto para que no pierda el tránsito por completo", dice Crossfield. "Podrías decir: 'Sé que hay un planeta alrededor de esa estrella, pero ya no estoy seguro de cuándo ocurrirán los tránsitos'. Esa es otra motivación para seguir estas cosas más rápido".

Desde que el equipo publicó sus resultados, los astrónomos han validado a cuatro de los candidatos como exoplanetas definidos. Han observado a otros candidatos que el estudio identificó, incluido el posible planeta que orbita HD 73344. Crossfield dice que el brillo de esta estrella, combinado con la velocidad con la que se identificó su candidato planetario, puede ayudar a los astrónomos a concentrarse rápidamente en características aún más específicas de este sistema.

"Encontramos uno de los planetas más emocionantes que K2 ha encontrado en toda su misión, y lo hicimos más rápido de lo que cualquier esfuerzo lo había hecho antes", dice Crossfield. "Esto muestra el camino a seguir para que la misión TESS haga lo mismo en grandes cantidades, en todo el cielo, durante los próximos años".