Científicos aficionados descubren dos planetas gaseosos alrededor de una estrella brillante similar al Sol

Miguel es un niño de siete años al que por la noche, le gusta hablar con su padre César Rubio sobre planetas y estrellas. “Trato de fomentar eso”, dice Rubio, un maquinista en Pomona, California, que fabrica piezas para equipos de generación de energía y minería.

César Rubio y su hijo Miguel disfrutan hablando juntos sobre el espacio.
Créditos: Cesar Rubio.

Ahora, el padre de Miguel puede afirmar que también ayudó a descubrir planetas. Es uno de los miles de voluntarios que participan en Planet Hunters TESS, un proyecto de ciencia aficionada financiado por la NASA que busca evidencia de planetas más allá de nuestro sistema solar, o exoplanetas. La ciencia aficionada es una forma de que el público colabore con los científicos. Más de 29.000 personas en todo el mundo se han unido al esfuerzo Planet Hunters TESS para ayudar a los científicos a encontrar exoplanetas.

Planet Hunters TESS ha anunciado el descubrimiento de dos exoplanetas en un estudio publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, que enumera a Rubio y a más de una docena de otros científicos aficionados como coautores.

Estos planetas exóticos orbitan alrededor de una estrella llamada HD 152843, ubicada a unos 352 años luz de distancia. Esta estrella tiene aproximadamente la misma masa que el Sol, pero es casi 1,5 veces más grande y un poco más brillante.

El planeta b, aproximadamente del tamaño de Neptuno, es unas 3,4 veces más grande que la Tierra y completa una órbita alrededor de su estrella en unos 12 días. El planeta c, el planeta exterior, es aproximadamente 5,8 veces más grande que la Tierra, lo que lo convierte en un “sub-Saturno”, y su período orbital es de entre 19 y 35 días. En nuestro propio sistema solar, ambos planetas estarían dentro de la órbita de Mercurio, que es de aproximadamente 88 días.

“Estudiarlos juntos, ambos al mismo tiempo, es realmente interesante para acotar las teorías de cómo los planetas se forman y evolucionan con el tiempo”, dijo Nora Eisner, estudiante de doctorado en astrofísica en la Universidad de Oxford en el Reino Unido y autora líder del estudio.

TESS son las siglas de Transiting Exoplanet Survey Satellite, una nave espacial de la NASA que se lanzó en abril de 2018. El equipo TESS ha utilizado datos del observatorio para identificar más de 100 exoplanetas y más de 2.600 candidatos que esperan confirmación.

Planet Hunters TESS, (gestionado a través del sitio web Zooniverse) comenzó en diciembre de 2018, poco después de que los primeros datos de TESS se hicieran públicos. Los voluntarios observan gráficos que muestran el brillo de diferentes estrellas a lo largo del tiempo. Observan cuál de esas gráficas muestra una breve caída en el brillo de la estrella y luego una escalada hacia arriba hasta el nivel original. Esto puede suceder cuando un planeta cruza frente a su estrella, bloqueando un poco de luz, un evento llamado “tránsito”.

El proyecto Planet Hunters comparte cada gráfico de brillo, llamado “curva de luz”, con 15 voluntarios. El sitio web, dispone de un algoritmo que recopila todas las curvas de luz presentadas por los voluntarios y selecciona aquellas que varios voluntarios hayan marcado. Luego, Eisner y sus colegas observan las curvas de luz mejor clasificadas y determinan cuáles serían buenas para el seguimiento científico.

Alexander Hubert está estudiando para convertirse en profesor de matemáticas y latín, pero disfruta de los proyectos de ciencia aficionada de astronomía.
Créditos: Alexander Hubert.

Incluso en una era de técnicas informáticas sofisticadas como el aprendizaje automático, tener un gran grupo de voluntarios observando los datos del telescopio es de gran ayuda para los investigadores. Dado que los investigadores no pueden entrenar perfectamente a los ordenadores para identificar las firmas de planetas potenciales, el ojo humano sigue siendo valioso. “Es por eso que se pierden muchos candidatos a exoplanetas y por qué la ciencia aficionada es excelente”, dijo Eisner.

En el caso de HD 152843, los científicos aficionados observaron un gráfico que mostraba su brillo durante un mes de observaciones de TESS. La curva de luz mostró tres caídas distintas, lo que significa que al menos un planeta podría estar orbitando la estrella. Los 15 científicos aficionados que observaron esta curva de luz señalaron al menos dos tránsitos, y algunos señalaron la curva de luz en el foro de discusión de Planet Hunters TESS.

Luego, los científicos observaron con precisión. Al comparar los datos con sus modelos, estimaron que dos tránsitos provenían del planeta interior y el otro provenía de un segundo planeta exterior.

Para asegurarse de que las señales de tránsito provengan de planetas y no de alguna otra fuente, como estrellas que se eclipsan entre sí, asteroides que pasan o los movimientos del propio TESS, los científicos necesitaban observar la estrella con un método diferente. Utilizaron un instrumento llamado HARPS-N (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher for the Northern hemisphere) en el Telescopio Nazionale Galileo en La Palma, España, así como EXPRES (Extreme Precision Spectrometer), un instrumento en el Observatorio Lowell en Flagstaff, Arizona. Tanto HARPS como EXPRES buscan la presencia de planetas examinando si la luz de las estrellas se “bambolea” debido a los planetas que orbitan alrededor de su estrella. Esta técnica, llamada método de velocidad radial, también permite a los científicos estimar la masa de un planeta distante.

Si bien los científicos no pudieron obtener una señal lo suficientemente clara para señalar las masas de los planetas, obtuvieron suficientes datos de velocidad radial como para hacer estimaciones de masa: aproximadamente 12 veces la masa de la Tierra para el planeta b y aproximadamente 28 veces la masa de la Tierra para el planeta c. Sus medidas validan las señales que indican la presencia de planetas, pero se necesitan más datos para confirmar sus masas. Los científicos continúan observando el sistema planetario con HARPS-N y esperan tener pronto más información sobre los planetas.

Elisabeth Baeten ha sido parte de más de una docena de estudios científicos publicados a través de proyectos de Zooniverse.
Créditos: Elisabeth Baeten.

Los investigadores pronto tendrán herramientas de alta tecnología para ver si estos planetas tienen atmósferas y qué gases están presentes en ellas. El telescopio espacial James Webb de la NASA, que se lanzará a finales de este año, podrá observar qué tipo de moléculas componen las atmósferas de planetas como los de este sistema, especialmente el planeta exterior más grande. Los planetas HD 152843 son demasiado calientes y gaseosos para sustentar la vida tal como la conocemos, pero es valioso estudiarlos para que los científicos establezcan el rango de posibles planetas en nuestra galaxia.

“Estamos dando pequeños pasos hacia el encuentro de un planeta similar a la Tierra y estudiar su atmósfera, y seguimos ampliando los límites de lo que podemos ver”, dijo Eisner.

Los científicos aficionados que clasificaron la curva de luz HD 152843 como una posible fuente de planetas en tránsito, además de tres moderadores del foro de discusión de Planet Hunters, fueron invitados a incluir sus nombres como coautores en el estudio que anuncia el descubrimiento de estos planetas.

Uno de estos científicos ciudadanos es Alexander Hubert, un estudiante universitario de matemáticas y latín en Würzburg, Alemania, con planes de convertirse en maestro de escuela secundaria. Hasta ahora, ha clasificado más de 10.000 curvas de luz a través de Planet Hunters TESS.

“A veces lamento que en nuestros tiempos tengamos que limitarnos a una, tal vez dos materias, como en mi caso, latín y matemáticas”, dijo Hubert. “Estoy muy agradecido de tener la oportunidad en Zooniverse de participar en algo diferente”.

Elisabeth Baeten de Lovaina, Bélgica, otra coautora, trabaja en la administración de reaseguros y dice que clasificar las curvas de luz en Planet Hunters TESS es “relajante”. Interesada en la astronomía desde la infancia, fue una de las voluntarias originales de Galaxy Zoo, un proyecto de ciencia aficionada sobre astronomía que comenzó en 2007. Galaxy Zoo invitó a los participantes a clasificar las formas de galaxias distantes.

Si bien Baeten ha sido parte de más de una docena de estudios publicados a través de proyectos de Zooniverse, el nuevo estudio es la primera publicación científica de Rubio. La astronomía ha sido un interés de toda la vida y es algo que ahora puede compartir con su hijo. Los dos a veces visitan la web de Planet Hunters TESS.

“Siento que estoy contribuyendo, aunque sea solo una pequeña parte”, dijo Rubio. “Especialmente la investigación científica, me satisface”.

La NASA tiene una amplia variedad de colaboraciones de ciencia aficionada en temas que van desde las ciencias de la Tierra, el Sol y el universo en general. Cualquiera en el mundo puede participar. Consulta en science.nasa.gov/citizenscience.

Edición: R. Castro.