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La ilustración de cabecera esboza las características principales de TOI 451, un sistema de tres planetas ubicado a 400 años luz de distancia en la constelación de Eridanus. Crédito: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA.

Por Francis Reddy
Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA ,  Greenbelt, Maryland.

Usando observaciones del Satélite de Estudio de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA, un equipo internacional de astrónomos ha descubierto un trío de mundos calientes más grandes que la Tierra orbitando una versión mucho más joven de nuestro Sol llamada TOI 451. El sistema reside en la corriente Piscis-Eridanus recientemente descubierta. , una colección de estrellas con menos del 3% de la edad de nuestro sistema solar que se extiende a lo largo de un tercio del cielo.

Los planetas fueron descubiertos en imágenes de TESS tomadas entre octubre y diciembre de 2018. Los estudios de seguimiento de TOI 451 y sus planetas incluyeron observaciones realizadas en 2019 y 2020 utilizando el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, que desde entonces ha sido retirado, así como muchos otros en tierra. instalaciones. Los datos infrarrojos de archivo del satélite NEOWISE (Explorador de exploración infrarroja de campo amplio de objetos cercanos a la Tierra), recopilados entre 2009 y 2011 bajo su nombre anterior, WISE, sugieren que el sistema retiene un disco frío de polvo y escombros rocosos. Otras observaciones muestran que TOI 451 probablemente tiene dos compañeros estelares distantes que giran en círculos mucho más allá de los planetas.

“Este sistema marca muchas casillas para los astrónomos”, dijo Elisabeth Newton, profesora asistente de física y astronomía en el Dartmouth College en Hanover, New Hampshire, quien dirigió la investigación. “Tiene solo 120 millones de años y solo 400 años luz de distancia, lo que permite observaciones detalladas de este joven sistema planetario. Y debido a que hay tres planetas entre dos y cuatro veces el tamaño de la Tierra, son objetivos especialmente prometedores para probar teorías sobre cómo las atmósferas planetarias evolucionar.”

Un artículo que informa sobre los hallazgos se publicó el 14 de enero en The Astronomical Journal .

Las corrientes estelares se forman cuando la gravedad de nuestra galaxia, la Vía Láctea, desgarra cúmulos estelares o galaxias enanas. Las estrellas individuales se mueven a lo largo de la órbita original del cúmulo, formando un grupo alargado que se dispersa gradualmente.

En 2019, un equipo dirigido por Stefan Meingast en la Universidad de Viena utilizó datos de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea para descubrir la corriente Piscis-Eridanus, llamada así por las constelaciones que contienen las mayores concentraciones de estrellas. Extendiéndose a lo largo de 14 constelaciones, la corriente tiene aproximadamente 1.300 años luz de largo. Sin embargo, la edad inicialmente determinada para la transmisión era mucho más antigua de lo que pensamos ahora.

Más tarde, en 2019, los investigadores dirigidos por Jason Curtis en la Universidad de Columbia en la ciudad de Nueva York analizaron los datos de TESS para docenas de miembros del flujo. Las estrellas más jóvenes giran más rápido que sus contrapartes más viejas, y también tienden a tener manchas estelares prominentes: regiones más oscuras y frías como las manchas solares. A medida que estos puntos giran dentro y fuera de nuestra vista, pueden producir ligeras variaciones en el brillo de una estrella que TESS puede medir.

Las mediciones de TESS revelaron evidencia abrumadora de manchas estelares y una rápida rotación entre las estrellas de la corriente. Con base en este resultado, Curtis y sus colegas encontraron que la corriente tenía solo 120 millones de años, similar al famoso cúmulo de las Pléyades y ocho veces más joven que las estimaciones anteriores. La masa, la juventud y la proximidad de la corriente Piscis-Eridanus lo convierten en un laboratorio fundamental emocionante para estudiar la formación y evolución de estrellas y planetas.

corriente Piscis-Eridanus se extiende por 1300 años luz, extendiéndose a lo largo de 14 constelaciones y un tercio del cielo. Los puntos amarillos muestran las ubicaciones de miembros conocidos o sospechosos, con TOI 451 en un círculo. Las observaciones de TESS muestran que la corriente tiene unos 120 millones de años, comparable al famoso cúmulo de las Pléyades en Tauro (arriba a la izquierda). Crédito: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA

“Gracias a la cobertura de casi todo el cielo de TESS, las mediciones que podrían respaldar la búsqueda de planetas que orbitan miembros de esta corriente ya estaban disponibles para nosotros cuando se identificó la corriente”, dijo Jessie Christiansen, coautora del artículo y científica adjunta. líder en el Archivo de Exoplanetas de la NASA, una instalación para investigar mundos más allá de nuestro sistema solar administrada por Caltech en Pasadena, California. “Los datos de TESS continuarán permitiéndonos superar los límites de lo que sabemos sobre los exoplanetas y sus sistemas durante los próximos años”.

La joven estrella TOI 451, más conocida por los astrónomos como CD-38 1467, se encuentra a unos 400 años luz de distancia en la constelación de Eridanus. Tiene el 95% de la masa de nuestro Sol, pero es un 12% más pequeño, un poco más frío y emite un 35% menos de energía. TOI 451 gira cada 5,1 días, lo que es más de cinco veces más rápido que el Sol.

TESS detecta nuevos mundos al buscar tránsitos, las atenuaciones leves y regulares que ocurren cuando un planeta pasa frente a su estrella desde nuestra perspectiva. Los tránsitos de los tres planetas son evidentes en los datos de TESS. El equipo de Newton obtuvo medidas de Spitzer que respaldaron los hallazgos de TESS y ayudaron a descartar posibles explicaciones alternativas. Las observaciones de seguimiento adicionales provienen del Observatorio Las Cumbres, una red de telescopios global con sede en Goleta, California, y el Telescopio de reconocimiento de exoplanetas de Perth en Australia.

Incluso el planeta más distante de TOI 451 orbita tres veces más cerca de lo que Mercurio se acerca al Sol, por lo que todos estos mundos son bastante calientes e inhóspitos para la vida tal como la conocemos. Las estimaciones de temperatura oscilan entre aproximadamente 2.200 grados Fahrenheit (1.200 grados Celsius) para el planeta más interno y aproximadamente 840 F (450 C) para el más externo.

TOI 451b orbita cada 1,9 días, es aproximadamente 1,9 veces el tamaño de la Tierra y su masa estimada varía de dos a 12 veces la de la Tierra. El próximo planeta, TOI 451 c, completa una órbita cada 9.2 días, es aproximadamente tres veces más grande que la Tierra y tiene entre tres y 16 veces la masa de la Tierra. El mundo más grande y lejano, TOI 451 d, rodea la estrella cada 16 días, tiene cuatro veces el tamaño de nuestro planeta y pesa entre cuatro y 19 masas terrestres.

Los astrónomos esperan que planetas tan grandes como estos retengan gran parte de sus atmósferas a pesar del intenso calor de su estrella cercana. Diferentes teorías sobre cómo evolucionan las atmósferas cuando un sistema planetario alcanza la edad de TOI 451 predicen una amplia gama de propiedades. Observar la luz de las estrellas que atraviesa las atmósferas de estos planetas brinda la oportunidad de estudiar esta fase de desarrollo y podría ayudar a restringir los modelos actuales.

“Al medir la luz de las estrellas que penetra en la atmósfera de un planeta en diferentes longitudes de onda, podemos inferir su composición química y la presencia de nubes o neblinas a gran altitud”, dijo Elisa Quintana, astrofísica del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “Los planetas de TOI 451 ofrecen excelentes objetivos para tales estudios con el Hubble y el próximo telescopio espacial James Webb”.

Las observaciones de WISE muestran que el sistema es inusualmente brillante en luz infrarroja, que es invisible para los ojos humanos, en longitudes de onda de 12 y 24 micrómetros. Esto sugiere la presencia de un disco de escombros, donde cuerpos rocosos parecidos a asteroides chocan y se muelen hasta convertirse en polvo. Aunque Newton y su equipo no pueden determinar la extensión del disco, lo visualizan como un anillo difuso de roca y polvo centrado tan lejos de la estrella como Júpiter de nuestro Sol.

Los investigadores también investigaron una estrella vecina tenue que aparece a unos dos píxeles de distancia de TOI 451 en las imágenes de TESS. Con base en los datos de Gaia, el equipo de Newton determinó que esta estrella era una compañera ligada gravitacionalmente ubicada tan lejos de TOI 451 que su luz tarda 27 días en llegar allí. De hecho, los investigadores creen que la compañera es probablemente un sistema binario de dos estrellas enanas de tipo M , cada una con aproximadamente el 45% de la masa del Sol y emitiendo solo el 2% de su energía.

Más información: Elisabeth R. Newton et al, TESS Hunt for Young and Maturing Exoplanets (THYME). IV. Tres pequeños planetas orbitando una estrella vieja de 120 Myr en el arroyo Piscis-Eridanus, The Astronomical Journal (2021). DOI: 10.3847 / 1538-3881 / abccc6, dx.doi.org/10.3847/1538-3881/abccc6Información de la revista: Astronomical Journal

Proporcionado por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA