Cuando la NASA lanzó TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) en 2018, tenía un objetivo específico. Mientras que su predecesor, la nave espacial Kepler, encontró miles de exoplanetas, muchos de ellos eran gigantes gaseosos masivos. TESS fue enviado al espacio con una promesa: encontrar planetas más pequeños de tamaño similar a la Tierra y Neptuno, orbitando estrellas estables sin mucha quema. Esas limitaciones, esperaban los astrónomos, identificarían más exoplanetas que son potencialmente habitables.
Con este descubrimiento de tres nuevos exoplanetas, TESS está cumpliendo su promesa.
Los tres nuevos exoplanetas no son lo que estamos acostumbrados. Durante la misión de la nave espacial Kepler, nos acostumbramos a los descubrimientos de exoplanetas. Pero los planetas eran en su mayoría más grandes que la Tierra, y muchos de ellos eran gigantes gaseosos, Júpiter calientes y demás. Pero estos tres nuevos son diferentes: uno es un poco más grande que la Tierra, y los otros dos son aproximadamente el doble del tamaño de Neptuno, que es pequeño en términos de exoplanetas.
Los tres orbitan una estrella débil y fría llamada TOI (TESS Object Of Interest) 270, a unos 73 años luz de distancia en la constelación Pictor. TOI 270 es una estrella enana tipo M que es aproximadamente un 40% más pequeña que nuestro Sol, tanto en masa como en tamaño. También es un tercio más frío que el Sol. Los tres planetas son templados en términos planetarios, pero los planetas aún están bastante calientes en comparación con la Tierra, porque están cerca de su estrella.
Los tres planetas se denominan TOI 270 b, cyd, desde el planeta más interno al más externo, según la convención.
TOI 270 b es probablemente un mundo rocoso como la Tierra, pero un 25% más grande. Solo toma 3,4 días orbitar su estrella, a una distancia de 0.03 UA, aproximadamente 13 veces más cerca de su estrella que Mercurio del Sol. El equipo de TESS supone que es aproximadamente 1,9 veces más masivo que la Tierra.
Desafortunadamente, 270 b es abrasador. No tan caliente como muchos de los Júpiter calientes que descubrió Kepler, pero todavía demasiado caliente para la vida tal como la conocemos. Su temperatura de equilibrio, la temperatura antes de cualquier efecto atmosférico, es de 254 grados Celsius (490 F). También está bloqueada por la marea en la estrella.
El planeta central se llama TOI 270 c, y es 2,4 veces más grande que la Tierra. Orbita a la estrella cada 5,7 días. El planeta más externo, 270 d, es 2.1 veces más grande que la Tierra y orbita la estrella cada 11.4 días. Están llamando a estos dos planetas "mini-Neptunes" porque están compuestos principalmente de gas, y son aproximadamente la mitad del tamaño de Neptuno. Ambos también están encerrados en su estrella.
El planeta más externo es de particular interés para los científicos porque es el planeta más templado de los tres. La temperatura de equilibrio de TOI 270 d es de aproximadamente 66 grados Celsius (150 F), todavía muy caliente en términos terrenales, pero lo suficientemente templada como para ser rara para los exoplanetas.
El nuevo documento que describe estos hallazgos se publica en la revista Nature Astronomy. El documento se titula "Una súper-Tierra y dos sub-Neptunas en tránsito por el cercano y silencioso enano M TOI-270".
"Este sistema es exactamente lo que TESS fue diseñado para encontrar: planetas pequeños y templados que pasan o transitan frente a una estrella anfitriona inactiva, una que carece de actividad estelar excesiva, como las erupciones", dijo el investigador principal Maximilian Günther, un posdoctoral de Torres. Miembro del Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial de Massachusetts Institute of Technology (MIT) en Cambridge. “Esta estrella es silenciosa y muy cercana a nosotros, y por lo tanto mucho más brillante que las estrellas anfitrionas de sistemas comparables. Con observaciones de seguimiento extendidas, pronto podremos determinar la composición de estos mundos, establecer si hay atmósferas presentes y qué gases contienen, y más.
Estos hallazgos son interesantes porque nuestro Sistema Solar no contiene nada como las dos mini-Neptunes o sub-Neptunes. De hecho, los planetas con tamaños entre 1.5 y 2 veces el tamaño de la Tierra son muy raros en la población de exoplanetas, hasta donde sabemos.
"Un aspecto interesante de este sistema es que sus planetas se extienden por una brecha bien establecida en tamaños planetarios conocidos", dijo el coautor Fran Pozuelos, investigador postdoctoral en la Universidad de Lieja en Bélgica. "No es común que los planetas tengan tamaños entre 1.5 y dos veces mayores que los de la Tierra por razones probablemente relacionadas con la forma en que se forman los planetas, pero este sigue siendo un tema muy controvertido. TOI 270 es un excelente laboratorio para estudiar los márgenes de esta brecha y nos ayudará a comprender mejor cómo se forman y evolucionan los sistemas planetarios ".
Los astrónomos esperaban que TESS encontrara este tipo de planetas para que otros telescopios pudieran hacer observaciones de seguimiento. En particular, el telescopio espacial James Webb podrá identificar las atmósferas de algunos de estos planetas.
"TOI 270 está perfectamente situado en el cielo para estudiar las atmósferas de sus planetas exteriores con el futuro telescopio espacial James Webb de la NASA", dijo la coautora Adina Feinstein, estudiante de doctorado en la Universidad de Chicago. "Será observable por Webb durante más de medio año, lo que podría permitir estudios de comparación realmente interesantes entre las atmósferas de TOI 270 cyd".
El equipo detrás de estos resultados cree que, aunque estos resultados son emocionantes, habrá más en este sistema solar. La observación adicional puede revelar otros planetas. Tal vez, hay otro planeta rocoso más alejado de la estrella que TOI 270 d. Si es así, puede ser aún más templado. Y si tiene un núcleo rocoso y una atmósfera, podría albergar agua líquida en su superficie.
Estos son tiempos emocionantes en la investigación de exoplanetas. Con resultados como estos, y con James Webb en línea eventualmente, nuestra comprensión de la población de exoplanetas crecerá a pasos agigantados.
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