CHEOPS detecta inesperadamente un exoplaneta único

La cazadora de satélites de exoplanetas CHEOPS de la Agencia Espacial Europea (ESA), en la que participa el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) con otras instituciones europeas, detectó inesperadamente un tercer planeta que pasaba frente a su estrella mientras exploraba dos planetas previamente conocidos alrededor la misma estrella. Este tránsito, dicen los investigadores, revelará detalles emocionantes sobre un planeta extraño «sin equivalente conocido».

El descubrimiento es uno de los primeros resultados de CHEOPS (que caracteriza a ExOPlanet Satellite) y la primera vez que se ha visto un exoplaneta con una vida media superior a 100 días mientras atraviesa una estrella lo suficientemente brillante como para ser visto a simple vista. El descubrimiento fue publicado hoy en la revista. Astronomía de la naturaleza.

Esta brillante estrella similar al sol, llamada Nu2 Lupi, se encuentra a poco más de 50 años luz de la Tierra en la constelación de Lupus. En 2019, HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile descubrió tres exoplanetas en este sistema (llamados b, cyd) con masas entre las de la Tierra y Neptuno, y con períodos de órbitas. de 11,6, 27,6 y 107,6 días respectivamente. Posteriormente, el satélite TESS de la NASA, diseñado para detectar planetas en tránsito, descubrió que los dos planetas internos, byc, pasan a través de Nu2 Lupi, lo que la convierte en una de las tres estrellas a simple vista que tiene más de un planeta en tránsito.

«Los sistemas de tránsito como Nu2 Lupi son de gran importancia para comprender cómo se forman y evolucionan los planetas, ya que podemos comparar en detalle varios planetas alrededor de una sola estrella brillante», explica Laetitia Delrez, investigadora de la Universidad de Lieja (Bélgica) y primer autor del artículo.

“Nuestra idea era continuar con los estudios previos de Nu2 Lupi y observar los planetas byc pasar frente a Nu2 Lupi con CHEOPS, pero durante un tránsito del planeta c nos sorprendió ver un tránsito inesperado del planeta d, que está más dentro del sistema ”, agrega.

Los tránsitos de los planetas brindan una valiosa oportunidad para estudiar sus atmósferas, órbitas, tamaños y composiciones. Un planeta en tránsito bloquea una pequeña pero detectable proporción de la luz de su estrella cuando pasa frente a él, y fue esta pequeña gota de luz la que llevó a los investigadores a su descubrimiento. Debido a que los exoplanetas con períodos prolongados orbitan lejos de sus estrellas, la posibilidad de detectar un planeta durante el tránsito es realmente muy baja, lo que hace que el descubrimiento con CHEOPS sea una verdadera sorpresa.

Utilizando las técnicas de alta precisión de CHEOPS, se descubrió que el planeta d tiene aproximadamente 2,5 veces el radio de la Tierra, y se ha confirmado su período orbital alrededor de su estrella de poco más de 107 días. Además, utilizando observaciones de archivo de telescopios terrestres, su masa podría estimarse en 8,8 veces la de la Tierra.

«La cantidad de radiación de la estrella que cae sobre el planeta d es bastante baja en comparación con muchos otros exoplanetas conocidos. Si estuviera en nuestro propio sistema solar, Nu2 Lupi d orbitaría entre Mercurio y Venus», dice Mahmoudreza Oshagh, investigador postdoctoral senior. en IAC y coautor del artículo. “Combinado con su brillante estrella madre, su largo período orbital y su ubicación ideal para el seguimiento, esto significa que el planeta d es muy emocionante: es un objeto excepcional, sin equivalente conocido, y sin duda será un objeto fundamental para los estudios. futuros «.

La mayoría de los exoplanetas de tránsito de larga vida descubiertos hasta ahora son estrellas en órbita que son demasiado débiles para permitir observaciones detalladas de seguimiento, lo que significa que sabemos poco sobre sus propiedades. Nu2 Lupi, sin embargo, es lo suficientemente brillante como para ser un objeto atractivo para otros potentes telescopios espaciales como el telescopio espacial Hubble de la NASA / ESA, el próximo telescopio espacial James Webb, así como los principales observatorios terrestres. “Dadas sus propiedades generales y su órbita, el planeta d será un objetivo excepcionalmente favorable para estudiar un exoplaneta a temperatura atmosférica moderada alrededor de una estrella similar al Sol”, añade Laetitia Delrez.

Al combinar los nuevos datos de CHEOPS con los datos de archivo de otros observatorios, los investigadores encontraron que el planeta b es predominantemente rocoso, mientras que los planetas cyd parecen tener grandes cantidades de agua rodeadas de hidrógeno y helio. De hecho, los planetas cyd contienen mucha más agua que la Tierra, una cuarta parte de la masa de cada uno de ellos es agua, frente a menos del 0,1% en la Tierra. Pero esta agua no es líquida, es hielo a alta presión o vapor de agua a alta temperatura.

«Aunque ninguno de estos planetas es habitable, su diversidad hace que el sistema sea muy emocionante y una gran perspectiva de futuro para mostrar cómo se formaron estos cuerpos y cómo cambiaron con el tiempo», explica Enric Pallé, investigador del IAC y coautor del artículo. . «También podemos buscar anillos o lunas en el sistema Nu2 Lupi, porque la extrema precisión y estabilidad de CHEOPS podría permitirnos detectar cuerpos cercanos al tamaño de Marte».

CHEOPS está diseñado para recopilar datos de alta precisión sobre estrellas individuales conocidas por albergar planetas, en lugar de hacer un estudio más general de posibles exoplanetas alrededor de muchas estrellas. Este enfoque y precisión es excepcionalmente útil para comprender los sistemas planetarios alrededor de las estrellas que nos rodean.

«Estos fascinantes resultados muestran, una vez más, el gran potencial de este satélite», subraya Enric Pallé. CHEOPS no solo nos permitirá comprender mejor los exoplanetas conocidos, sino que como este y otros resultados muestran en la fase inicial de la misión, nos permitirá descubrir nuevos y revelar sus secretos ”.

###

Artículo: L. Delrez et al. «Detección de tránsito de super-Tierra Nu2 Lupi d de larga vida rica en volátiles con CHEOPS». 2021, Astronomía de la naturaleza. YO: https: //www.naturaleza.con/artículos/s41550-021-01381-5