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L 98-59: un sistema planetario interesante

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(Tiempo estimado de lectura: 20-30 minutos)

Nuestro Sistema Solar esta formado por el Sol, los planetas, planetas enanos, sus lunas o satélites naturales y cuerpos menores, como los asteroides y cometas. Esta característica no es única de nuestro sistema solar, más bien es una característica que comparte con otros sistemas solares. Estos sistemas solares son conocidos como sistemas planetarios. Al igual que el Sol en nuestro sistema solar, la mayoría de estos sistemas planetarios están gobernados por sus respectivas estrellas, alrededor de las cuales orbitan sus respectivos planetas, los que solemos llamar exoplanetas. Existen algunos sistemas planetarios muy conocidos, como por ejemplo el famoso sistema de TRAPPIST-1, del cual seguramente hablaremos con más profundidad más adelante. O también el sistema de L 98-59: un sistema planetario interesante, del que se ha hablado mucho últimamente.

La revolución de la búsqueda de exoplanetas

Los Exoplanetas, o Planetas Extrasolares, son planetas que se encuentran fuera del sistema solar y que, típicamente, se encuentran orbitando otras estrellas distintas a nuestro Sol, o bien, a ninguna estrella en particular. Estos últimos también son conocidos como planetas errantes, planetas interestelares o planetas moribundos.

Probablemente, los exoplanetas fueron propuestos cuando entendimos que los puntos brillantes que adornan las noches en nuestro planeta, en realidad, son otras estrellas, al igual que nuestro Sol. Y seguramente, posterior a eso, comenzó la búsqueda de estos exoplanetas.

Sin embargo, no fue hasta finales del siglo pasado que supimos con certeza acerca de estos planetas extrasolares. Más precisamente, en 1992 se publicaría un estudio en la revista Nature titulado como “A planetary system around the millisecond pulsar PSR1257 +12” en dónde sería confirmada la existencia de no uno, sino dos cuerpos con masas comparables a la de la Tierra alrededor de PSR1257 +121, un púlsar – un tipo particular de estrella de neutrones caracterizada por emitir pulsos de radiación electromagnética en forma ondas de radio periódicamente hacia nosotros. Estos objetos alrededor de PSR1257 +12 serían, entonces, los primeros exoplanetas en descubrirse, hoy denominados PSR B1257+12 c y PSR B1257+12 d. Más adelante, en el mismo sistema se descubriría un tercer planeta, hoy denominado PSR B1257+12 b2.

Representación artística del sistema planetario de PSR B1257+12. Ver original aquí. Crédito: NASA/JPL-Caltech.

Pocos años más tarde, en 1995, se descubriría 51 Pegasi b, ahora llamado Dimidio, el primer exoplaneta orbitando una estrella muy parecida a nuestro Sol3. En este caso se trataría de lo que hoy conocemos como un Júpiter Caliente. Los resultados de este descubrimiento también fueron publicados en la revista Nature con el título “A Jupiter-mass companion to a solar-type star”.

Vista artística de 51 Pegasi b. Ver originales aquí. Crédito: ESO/M. Kornmesser/Nick Risinger (skysurvey.org).

Desde entonces, gracias al avance de la tecnología y a la constante mejora de las técnicas y métodos de detección de exoplanetas, el número de estos cuerpos se ha disparado. En efecto, a día de hoy se ha confirmado la existencia de más de 4.400 exoplanetas y tiene registro de más de 7.600 de posibles candidatos4. Probablemente, dependiendo de cuando leas esta información, estos números cambien. Para seguir un conteo de exoplanetas confirmados y candidatos, te sugiero revisar la información proporcionada en la web Exoplanet Exploration – Planets Beyond Our Solar System de la NASA.

Sistema Planetarios Interesantes

Resulta que, hasta el momento, la gran mayoría de los exoplanetas encontrados y confirmados no se encuentran solos. En cambio, gran parte de ellos, aproximadamente 3/4, se encuentran acompañados de otros exoplanetas formando así sistemas planetarios de dos o más exoplanetas5.

TRAPPIST-1

Uno de los sistemas planetarios más conocidos es el comandado por la estrella TRAPPIST-1 (2MASS J23062928-0502285). Inicialmente, tres de los planetas de este sistema fueron advertidos el año 2016, luego de más de 240 horas de observación con el telescopio TRAPPIST Sur (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope–South) de la ESO6. Observaciones posteriores, con diferentes instrumentos y telescopios, no solo confirmaron la existencia de estos tres planetas, sino que además lograr confirmar la existencia de cuatro planetas más y obtener gran variedad de datos7,8,9,10. Aprende más del sistema planetario TRAPPIST-1 aquí.

Ilustración de varios de los planetas del sistema planetario TRAPPIST-1. Ver originales aquí. Crédito:
ESO/M. Kornmesser.
Ilustración. Propiedades de algunos de los planetas del sistema planetario TRAPPIST-1 y los planetas interiores del sistema solar. Ver original aquí. Crédito: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, T. Pyle (IPAC).

El descubrimiento de los planetas del sistema planetario de TRAPPIST-1 es muy interesante en muchos sentidos. Uno de ellos es que los planetas de este sistema nos recuerdan mucho a los planetas de nuestro sistema solar y algunos de ellos se encuentran en la Zona Habitable alrededor de la estrella11. Esto ha impulsado la búsqueda de “Bio-Firmas” (señales de vida o de ambientes propicios para la vida) en algunos de los planetas del sistema, algo en lo que la nueva generación de telescopios, como el Extremely Large Telescope (ETL) de la ESO o el James Webb Space Telescope (JWST) de la NASA-ESACSA, podrá indagar un poco más.

Mira el siguiente video acerca de TRAPPIST-1:

KEPLER-90

Sin embargo, el sistema planetario de TRAPPIST-1 no es el único interesante en el sentido descrito anteriormente. Como este sistema existen muchos más. Por ejemplo, otro sistema planetario muy parecido a nuestro sistema solar es KEPLER-90, ubicado a aproximadamente 2840 años luz de distancia12. KEPLER-90 fue advertido por primera vez en 201313.

KEPPLER-90 contiene, de momento, por lo menos ocho planetas en su sistema planetario. Según los último estudios que se tienen los planetas de este sistema, algunos de ellos, los más cercanos a la estrella, son rocosos y otros gaseosos, los más lejanos a la estrella14,15,16,17.

Concepción artística de los planetas del sistema KEPLER-90 en comparación con los planetas del sistema solar. Los tamaños de los planetas del sistema KEPLER-90 (estimados) y de los planetas del sistemas solar están a escala. Las distancias de todos los planetas, a su respectiva estrella, no están a escala. Ver original aquí. Crédito: NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel.

Pero el sistema planetario de KEPLER-90 tiene grandes detalles. Los ocho planetas descubiertos orbitan a su estrella más cerca de lo que Marte está del Sol y probablemente ninguno de ellos se encuentre en la zona habitable alrededor de dicha estrella18,19.

Órbitas de los planetas del sistema planetario KEPLER-90 comparadas con las órbitas de los planetas del Sistema Solar (a escala). Ver original aquí. Crédito: NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel.

Aún así, algunos de los telescopios que han estudiado este sistema sólo han estudiado su zona más interna20. Futuras observaciones y estudios podrían encontrar, según sospechas, más componentes del sistema en órbitas más alejadas a la estrella21,22.

En verdad, hay más sistemas como TRAPPIST-1 Y KEPLER-90 en las “cercanías” de nuestro sistema solar, y muchos más por descubrir, seguramente.

L 98-59, un sistema planetario interesante

Un sistema planetario recientemente descubierto es el de la estrella L 98-59, un sistema planetario interesante ubicado a aproximadamente 34,6 años luz de distancia de nuestro sistema solar23, del que aún seguimos obteniendo información nueva.

El sistema planetario de L 98-59 fue confirmado en 2019 luego de la obtención de dos años de datos brindados por el Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). En ese entonces se confirmó la existencia de tres planetas en el sistema, cuyos radios eran muy comparables al radio de la Tierra24. Esto motivó a la comunidad científica a realizar nuevos estudios posteriores acerca de este sistema25,26.

Nuevas, más precisas y más recientes observaciones han revelado información del sistema nunca antes relevada. Utilizando el instrumento Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO) montado en el Very Large Telescope (VLT) de la ESO, un equipo de investigadores, liderado por Olivier Demangeon, investigador del Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidad de Porto en Portugal, mostró esta nueva información en un artículo publicado en la revista científica Astronomy & Astrophysics (A&A) titulado como “A warm terrestrial planet with half the mass of Venus transiting a nearby star27.

En la investigación, el equipo no sólo pudo calcular datos más precisos de los planetas ya encontrados (masas y radios), sino que también reportó la confirmación de un cuarto planeta en el sistema que antes no se había observado. Esto se debió a que los primeros tres planetas confirmados en 2019 fueron detectados por el Método de Tránsito. Esto se puede realizar cuando los planetas se interponen o transitan entre la estrella y nuestro equipo de observación, «reduciendo su brillo». Para entender más cómo detectar planetas gracias a este método, mira los siguientes videos:

Animación de un planeta transitando a la estrella que orbita. Ver videos originales aquí.
Animación comparativa entre tránsitos de planetas de distinto tamaño en una misma estrella. Ver videos originales aquí.

Sin embargo, el nuevo planeta encontrado, ahora llamado L 98-59 b, fue encontrado por el Método de Velocidad Radial, del que ESPRESSO nos da información. L 98-59 b es el planeta menos masivo descubierto por este método. La idea básica de este método es que los planetas no orbitan precisamente a su estrella. En cambio, los planetas y la estrella orbitan el centro de masa del sistema, haciendo “tambalear” a la estrella de manera suave. Esto produce cambios periódicos en la velocidad radial relativa entre la estrella y nuestros instrumentos de observación. Esto a su vez hace que la luz de la estrella se corra hacia el rojo cuando se alejan de nuestros instrumentos de observación y hacia el azul cuando se acercan hacia nuestros instrumentos de observación. Para comprender mejor este fenómeno y método te sugiero observar el siguiente video:

Animación que ejemplifica el método de velocidad radial para evidenciar la existencia de un planeta. Ver videos originales aquí.
Impresión artística que muestra al nuevo planeta L 98-59 b descubierto en el sistema planetario de la estrella L 98-59. Este el planeta más liviano descubierto utilizando el Método de Velocidad Radial hasta el momento (Agosto de 2021). También es el planeta más cercano a su estrella. Ver originales aquí. Crédito: ESO/M. Kornmesser.

El equipo también obtuvo interesantes conclusiones acerca de un planeta que ya se había descubierto, ahora llamado L 98-59 d. Junto con los datos de su investigación y de investigaciones anteriores, el equipo logró concluir que este podría tratarse de un planeta cuya superficie podría estar cubierta de un gran océano (o varios océanos gigantes), un Mundo Oceánico. Mira el video de a continuación, para que te hagas una idea de cómo podría ser este planeta:

Más aún, por si fuera poco, el equipo logró reunir evidencia para sospechar de la existencia de un quinto planeta dentro del sistema. Este planeta estaría situado más lejos de la estrella L 98-59 que los demás. El equipo comenta que este planeta, a diferencia de los demás, podría encontrarse dentro la zona habitable del sistema, convirtiéndolo en búsqueda de interés28.

De encontrarse este planeta, telescopios como el ELT y el JWST, podrían acceder a estudiar la atmósfera de dicho planeta y buscar evidencia de “Bio-Firmas29.

Nosotros, como sociedad, hemos estado persiguiendo planetas terrestres desde el nacimiento de la astronomía y ahora, finalmente, nos estamos acercando cada vez más a la detección de un planeta terrestre, en la zona habitable de su estrella, cuya atmósfera podríamos estudiar

Oliver Demangeon, para Comunicado Científico en la web de ESO.
Ilustración comparativa de los tamaños estimados de los planetas del sistema L 98-59 (L 98-59 b, L 98-59 c, L 98-59 d, L 98-59 e y L 98-59 f, no confirmado aún, en el panel superior, de izquierda a derecha) respecto a planetas del Sistema Solar (Mercurio, Venus y Tierra, panel inferior, de izquierda a derecha). Las distancias entre los planetas y la distancia entre cada planeta con su respectiva estrella no están a escala. El tamaño y radio de L 98-59 e aún no son precisos. Ver originales aquí. Crédito: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser (Agradecimiento: O. Demangeon).

Conclusión

La búsqueda de planetas extrasolares se ha disparado, y el número de ellos aumenta cada vez más a medida que avanza nuestro conocimiento y tecnología, haciendo que esta área se convierta, hoy, en una que crece cada vez más. Cada vez hay más problemas, pero cada vez hay más gente trabajando en solucionarlos.

En definitiva, lo que convierte a L 98-59 en un sistema planetario interesante, un laboratorio cercano para la nueva generación de telescopios acompañados de nuevos, más versátiles y más precisos instrumentos, las herramientas necesarias que nos permiten hacer ciencia.

¡MUCHAS GRACIAS POR TU ATENCIÓN!

Referencias

[1] Wolszczan, A., Frail, D. A planetary system around the millisecond pulsar PSR1257 + 12. Nature 355, 145–147 (1992). https://doi.org/10.1038/355145a0

[2] Wolszczan, A. (1994). Confirmation of Earth-Mass Planets Orbiting the Millisecond Pulsar PSR B1257 12. Science, 264(5158), 538-542. Retrieved August 10, 2021, from http://www.jstor.org/stable/2883699

[3] Mayor, M., Queloz, D. A Jupiter-mass companion to a solar-type star. Nature 378, 355–359 (1995). https://doi.org/10.1038/378355a0

[4][5] Exoplanet Exploration – Planets Beyond Our Solar System, administrado por el Exoplanet Exploration Program y el Jet Propulsion Laboratory para NASA’s Astrophysics Division.

[6] Gillon, M., Jehin, E., Lederer, S. et al. Temperate Earth-sized planets transiting a nearby ultracool dwarf star. Nature 533, 221–224 (2016). https://doi.org/10.1038/nature17448

[7] Gillon, M., Triaud, A., Demory, BO. et al. Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1. Nature 542, 456–460 (2017). https://doi.org/10.1038/nature21360

[8] NASA Telescope Reveals Largest Batch of Earth-Size, Habitable-Zone Planets Around Single Star

[9] NASA’s Hubble Telescope Makes First Atmospheric Study of Earth-Sized Exoplanets

[10][11] Newly Discovered Planets Could Have Water on Their Surfaces

[12][23] Gaia Collaboration et al. Gaia Data Release 2 – Summary of the contents and survey properties. A&A, 616 (2018). https://doi.org/10.1051/0004-6361/201833051

[13] Batalha, N. M., Rowe, J. F., Bryson, S. T., et al. 2013, ApJS, 204, 24

[14] Cabrera, J., Csizmadia, S., Lehmann, H., et al. 2013, The Astrophysical Journal, 781, 18

[15] Christopher J. Shallue and Andrew Vanderburg 2018 AJ 155 94

[16] Gallardo, D. M. G., Winter, S. G., & Winter, O. (2020). The dynamics of the planetary system of Kepler-90. Bulletin of the AAS52(6). Recuperado desde https://baas.aas.org/pub/2020n6i309p01

[17][18] Yan Liang et al 2021 AJ 161 202

[19] Kepler-90 Planets Orbit Close to Their Star

[20] Could Kepler-90 Have More Planets?

[21] T. O. Hands, R. D. Alexander, There might be giants: unseen Jupiter-mass planets as sculptors of tightly packed planetary systems, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 456, Issue 4, 11 March 2016, Pages 4121–4127, https://doi.org/10.1093/mnras/stv2897

[22] Juliette C. Becker, Fred C. Adams, Effects of unseen additional planetary perturbers on compact extrasolar planetary systems, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 468, Issue 1, June 2017, Pages 549–563, https://doi.org/10.1093/mnras/stx461

[24] Kostov, V. B., Schlieder, J. E., Barclay, T., et al. 2019, AJ, 158, 32

[25] Cloutier, R., Astudillo-Defru, N., Bonfils, X., et al. 2019a, A&A, 629, A111

[26] Teske, J., Xuesong Wang, S., Wolfgang, A., et al. 2020, arXiv e-prints, arXiv:2011.11560, aceptado para publicación en ApJ Supplement Series.

[27] https://doi.org/10.1051/0004-6361/202140728

[28][29] Nuevas observaciones de ESO confirman que un exoplaneta rocoso tiene solo la mitad de la masa de Venus

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