Super Earth Ross 508b roza la zona habitable de una enana roja

Figura 1: Diagrama esquemático del sistema planetario recién descubierto alrededor de Ross 508. El área verde representa la zona habitable (HZ) donde puede existir agua líquida en la superficie del planeta. La órbita de los planetas se muestra como una línea azul. Se estima que durante más de la mitad de su órbita, el planeta se encuentra cerca de la HZ (línea continua) y dentro de la HZ (línea discontinua) durante el resto de la órbita. Crédito: Centro de Astrobiología

El primer exoplaneta fue descubierto por el Programa Estratégico Subaru usando el espectrómetro infrarrojo IRD en el Telescopio Subaru (IRD-SSP). Este planeta, Ross 508 b, es una Tierra gigante con una masa de aproximadamente cuatro veces la masa de la Tierra y está ubicado cerca de la zona habitable. Tal planeta podría retener agua en su superficie y sería un objetivo importante para futuras observaciones para verificar la posibilidad de vida alrededor de estrellas de baja masa.

La investigación sobre exoplanetas, que ha avanzado significativamente en los últimos años desde el descubrimiento de un planeta gigante alrededor de una estrella similar a nuestro Sol, se centra en las enanas rojas, que tienen una masa menor que nuestro Sol. Las enanas rojas, que constituyen las tres cuartas partes de las estrellas de nuestra galaxia y se encuentran en grandes cantidades cerca de nuestro sistema solar, son excelentes objetivos para encontrar exoplanetas en nuestra región. El descubrimiento de exoplanetas tan cercanos, con observaciones detalladas de su atmósfera y capas superficiales, nos permitirá discutir la presencia o ausencia de vida en entornos muy diferentes a los de nuestro sistema solar.

Sin embargo, las enanas rojas son muy débiles en luz visible debido a que la temperatura de su superficie es tan baja como 4.000 grados. Búsquedas anteriores de planetas utilizando espectrómetros de luz visible han descubierto algunos planetas alrededor de enanas rojas muy cercanas, como Proxima Centauri b. En particular, las enanas rojas con temperaturas superficiales por debajo de los 3000 grados (las enanas rojas del último tipo) no se han buscado sistemáticamente en busca de planetas. El método de tránsito, que detecta cambios en el brillo estelar cuando un planeta transita frente a una estrella, no requiere tantos fotones como el método espectroscópico Doppler, por lo que la búsqueda de planetas alrededor de enanas rojas mediante el método de tránsito ha avanzado en los últimos años. Las búsquedas de planetas en tránsito utilizando TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) pueden detectar planetas terrestres alrededor de enanas rojas relativamente pesadas (enanas rojas de tipo temprano).

Aunque las enanas rojas son objetivos importantes para estudiar la vida en el universo, son difíciles de notar porque son muy débiles en la luz visible. Para resolver las dificultades involucradas en la observación espectroscópica de enanas rojas, hace tiempo que se necesita una búsqueda planetaria utilizando un espectrofotómetro de alta resolución en el infrarrojo, donde las enanas rojas son relativamente brillantes. Por ejemplo, el brillo del Sol visible desde 30 años luz de distancia tiene cinco intensidades en luz visible y tres grados en luz infrarroja. Por otro lado, las enanas rojas de tipo tardío más ligeras son muy débiles en la luz visible con una intensidad de 19 grados, pero relativamente brillantes en el infrarrojo con una intensidad de 11 grados.

El Centro de Astrobiología de Japón ha desarrollado con éxito el IRD (Infrared Doppler Instrument), el primer espectrómetro infrarrojo de alta resolución del mundo para telescopios de la clase de 8 metros. El IRD instalado en el telescopio Subaru puede detectar oscilaciones diminutas en la velocidad de una estrella, aproximadamente la velocidad de una persona caminando.

El método de tránsito solo puede detectar planetas cuyas órbitas se encuentran a lo largo de la línea de visión, mientras que el método Doppler puede detectar planetas independientemente de su orientación con respecto al plano celeste. También es un método importante ya que puede determinar la “masa” del planeta.

El Programa Estratégico Subaru del IRD (IRD-SSP) comenzó a buscar planetas alrededor de enanas rojas de tipo tardío en 2019. Esta es la primera búsqueda sistemática de planetas alrededor de enanas rojas de tipo tardío y es un proyecto internacional que involucra a unos 100 investigadores locales e internacionales. Durante los primeros dos años, se realizaron observaciones de detección para encontrar enanas rojas “estables” de bajo ruido, donde incluso se podían detectar planetas menores. Las enanas rojas tienen una alta actividad superficial, como llamaradas, y esta actividad superficial puede causar cambios en la velocidad de la línea de visión de una estrella incluso cuando no hay planetas. Por lo tanto, las enanas rojas estables con baja actividad superficial son los objetivos en la búsqueda de pequeños planetas similares a la Tierra.

Actualmente, el proyecto se encuentra en la fase de seguimiento intensivo de unas 50 enanas rojas prometedoras del tipo tardío que han sido cuidadosamente seleccionadas mediante cribado.

Super Earth Ross 508B está rozando la zona habitable de una enana roja

Figura 2: La variación periódica en la velocidad de la línea de visión de Ross 508 observada por el IRD. Está envuelto alrededor del período orbital del planeta Ross 508 b (10,77 días). El cambio en la velocidad de la línea de visión del Ross 508 es inferior a 4 metros por segundo, lo que indica que el IRD detectó un bamboleo muy pequeño que es más lento que el de una persona corriendo. La curva roja es la más adecuada para las observaciones, y su desviación de la curva sinusoidal indica que es probable que la órbita del planeta sea elíptica. Crédito: Harakawa et al. 2022

El primer exoplaneta descubierto por el IRD-SSP se encuentra a unos 37 años luz de la Tierra, alrededor de una estrella enana roja llamada Ross 508, que tiene una quinta parte de la masa del Sol. Este es el primer exoplaneta descubierto por una búsqueda sistemática usando un espectrómetro infrarrojo.

Para confirmar que la oscilación periódica de Ross 508 se debe efectivamente a un planeta, el equipo del IRD-SSP identificó varios indicadores de actividad estelar que podrían producir falsos positivos de un planeta (por ejemplo, cambios en el brillo estelar y la forma de algunas líneas de emisión) y mostró que el período de estos indicadores varía claramente respecto al período de los planetas observados. Esta es una tarea más difícil que usar el método Doppler para confirmar planetas candidatos informados previamente por el método de tránsito, pero es un método esencial para detectar planetas que no están en tránsito.

Este planeta, Ross 508 b, tiene una masa mínima de unas cuatro veces la de la Tierra. La distancia media a su estrella central es 0,05 veces la distancia entre la Tierra y el Sol, y se encuentra en el borde interior de la zona habitable. Curiosamente, es probable que el planeta tenga una órbita elíptica, en cuyo caso cruzará a la zona habitable con un período orbital de unos 11 días (Figs. 1 y 2).

Los planetas en la zona habitable pueden retener agua en sus superficies y albergar vida. Ross 508b será un objetivo importante para futuras observaciones para verificar la habitabilidad de los planetas alrededor de las enanas rojas. Las observaciones espectroscópicas de moléculas y átomos en las atmósferas de los planetas también son importantes, mientras que los telescopios actuales no pueden obtener imágenes directas del planeta debido a su proximidad a la estrella central. En el futuro, será uno de los objetivos de la búsqueda de vida por parte de los telescopios de clase 30 metros.

Hasta ahora, solo se conocen tres planetas que orbitan estrellas de muy baja masa, incluido Próxima Centauri b. Se espera que el IRD-SSP continúe descubriendo nuevos planetas.

Ross 508b es el primer descubrimiento exitoso de súper-Tierras usando solo espectroscopía de infrarrojo cercano.Antes de esto, en el descubrimiento de planetas de baja masa como las súper-Tierras, las observaciones del infrarrojo cercano no eran lo suficientemente precisas, verificadas por línea alta. mediciones de velocidad fuera de la vista. La precisión en luz visible era esencial. Este estudio muestra que solo el IRD-SSP es capaz de detectar planetas, y demuestra claramente la ventaja del IRD-SSP en su capacidad de buscar con una precisión tan alta que el Dr. Hiroki Harakawa (NAOJ Subaru Telescope), autor principal del artículo de descubrimiento, dice: enanas rojas de tipo tardío que son demasiado débiles para ser observadas con luz visible”.

“Han pasado 14 años desde que comenzó el desarrollo del IRD. Hemos continuado nuestro desarrollo e investigación con la esperanza de encontrar un planeta como Ross 508b. Este descubrimiento fue posible gracias al desempeño eficiente del IRD, el gran telescopio Subaru. apertura y el marco estratégico de observaciones que permitieron obtener los datos Estamos comprometidos con la realización de nuevos descubrimientos”, dice el profesor Bonai Sato (Instituto de Tecnología de Tokio), investigador principal del IRD-SSP.

Estos resultados aparecieron como Harakawa et al. “Super-Tierra orbitando cerca del borde interior de la zona habitable alrededor de M4.5-enano Ross 508” en Publicaciones de la Sociedad Astronómica Japonesa El 30 de junio de 2022.


Super-Tierra exoplaneta descubierto orbitando una estrella cercana


más información:
Hiroki Harakawa et al, órbita súper terrestre cerca del borde interior de la zona habitable alrededor de la enana M4.5 Ross 508, Publicaciones de la Sociedad Astronómica Japonesa (2022). DOI: 10.1093/pasj/psac044

Proporcionado por los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales

La frase: Super-Earth Ross 508b esquia el área habitable de una enana roja (1 de agosto de 2022) Obtenido el 1 de agosto de 2022 de https://phys.org/news/2022-08-super-earth-ross-508b -skims -habitable.html

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