Un equipo internacional de científicos, en el que participa el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha descubierto un planeta del tamaño de Neptuno que orbita en algo más de una semana alrededor de AU Microscopii, una joven estrella a poco más de 30 años luz y rodeada por un disco de escombros sobrante de su formación. Los datos han sido obtenidos mediante el Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito de la NASA (TESS, por sus siglas en inglés) y el retirado Telescopio Espacial Spitzer. El descubrimiento se publica hoy en la revista Nature.

El hallazgo de este sistema, abreviado como AU Mic, proporcionará un laboratorio único para estudiar cómo los planetas y sus atmósferas se forman, evolucionan e interactúan con sus estrellas.

“AU Mic es una estrella enana M extremadamente joven y cercana. Está rodeada por un vasto disco de escombros en el que se han detectado agrupaciones de polvo en movimiento, y ahora, gracias a TESS y Spitzer, sabemos que también tiene un planeta con una medida directa del tamaño. No hay otro sistema conocido que marque todas estas casillas importantes”-explican Peter Plavchan, profesor asistente de Física y Astronomía en la Universidad George Mason en Fairfax, Virginia, y primer autor del artículo, y Bryson Cale, estudiante de doctorado en George Mason.

“El descubrimiento de un planeta en un sistema tan cercano y especialmente tan joven como AU Mic, servirá como laboratorio de referencia para comprender las primeras fases de la formación y evolución de estrellas y planetas, un campo que se estudiará a fondo en las próximas décadas”, declara Enric Pallé, investigador del IAC, coautor del artículo del descubrimiento y primer autor de un segundo artículo que estudia la arquitectura de este sistema y la atmósfera de AU Mic b usando el instrumento ESPRESSO en el VLT.

Un sistema en la constelación de Microscopium

AU Mic es una estrella enana roja fría con una edad estimada de 20 a 30 millones de años, lo que la convierte en un “bebé estelar” en comparación con el Sol, que es al menos 150 veces mayor. La estrella es tan joven que brilla principalmente por el calor generado a medida que su propia gravedad la comprime. Menos del 10% de la energía de la estrella proviene de la fusión de hidrógeno en helio en su núcleo, el proceso que alimenta estrellas como nuestro Sol.

El sistema está ubicado a 31,9 años luz de distancia al sur de la constelación de Microscopium. Es parte de una colección cercana de estrellas del llamado grupo en movimiento Beta Pictoris, que toma su nombre de una estrella de tipo A más grande y más caliente que alberga dos planetas y que también está rodeada por un disco de escombros.

Una detección desafiante

Detectar planetas alrededor de estrellas como AU Mic plantea un desafío considerable. Estas estrellas poseen fuertes campos magnéticos y pueden cubrirse con manchas estelares (regiones más frías, más oscuras y altamente magnéticas similares a las manchas solares) que con frecuencia producen potentes erupciones y fulguraciones estelares. Tanto las manchas como sus destellos contribuyen a los cambios de brillo de la estrella. En julio y agosto de 2018, mientras TESS observaba AU Mic, la estrella produjo numerosas erupciones, algunas de las cuales fueron más potentes que las más fuertes jamás registradas en el Sol. El equipo tuvo que realizar un análisis detallado de las curvas de luz para eliminar estos efectos de los datos de TESS.

Cuando un planeta cruza frente a su estrella desde nuestra perspectiva, un evento llamado tránsito, su paso provoca una clara disminución en el brillo de la estrella. “Además de las observaciones de TESS, a nuestro equipo se le otorgó tiempo de observación en Spitzer, que capturó dos tránsitos adicionales en 2019 y nos permitió confirmar el período orbital de AU Mic b”, indica Diana Dragomir, profesora asistente de investigación en la Universidad de Nuevo México, en Albuquerque.

Debido a que la cantidad de luz bloqueada por un tránsito depende del tamaño del planeta y de la distancia orbital, los tránsitos de TESS y Spitzer proporcionan una medida directa del tamaño de AU Mic b. El análisis de estas mediciones muestra que el planeta es aproximadamente un 8% más grande que Neptuno.

Las observaciones de instrumentos en telescopios terrestres proporcionan límites superiores para la masa del planeta. Cuando un planeta orbita, su gravedad tira de su estrella anfitriona, que se mueve ligeramente en respuesta. Los instrumentos sensibles en telescopios grandes pueden detectar la velocidad radial de la estrella, su movimiento de un lado a otro a lo largo de nuestra línea de visión. Combinando observaciones del Observatorio W. M. Keck y del Telescopio Infrarrojo de la NASA en Hawai, junto con las del Observatorio Europeo Austral en Chile, el equipo concluyó que AU Mic b tiene una masa 58 veces mayor que la de la Tierra.

“Hay otro posible candidato a planeta observado en los datos de TESS, y es de esperar que TESS vuelva a visitar AU Mic a finales de este año durante su misión extendida, así que continuaremos monitorizando la estrella con mediciones precisas de velocidad radial para confirmar si se trata de un segundo planeta transitante”, finaliza Plavchan.

TESS es una misión del Explorador de Astrofísica de la NASA dirigida y operada por el MIT en Cambridge, Massachusetts, y administrada por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. Los socios adicionales incluyen Northrop Grumman, con sede en Falls Church, Virginia; el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California; el Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica en Cambridge, Massachusetts; el Laboratorio Lincoln del MIT; y el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland. Más de una docena de universidades, institutos de investigación y observatorios de todo el mundo participan en la misión.

Primer artículo: Peter Plavchan, et al. “A planet within the debris disk around the pre-main-sequence star AU Microscopii”, Nature, 2020. DOI: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2400-z

Segundo artículo: Enric Pallé, et al. “Transmission spectroscopy and Rossiter-McLaughlin measurements of the young Neptune orbiting AU Mic”, Astronomy & Astrophysics, June 11, 2020. Arxiv: https://arxiv.org/pdf/2006.13609.pdf

Otros investigadores del IAC que participan en el segundo artículo de caracterización de AU Mic b son: Mahmoud Oshagh, Nuria Casasayas-Barris, Monika Stangret y Rafael Luque.

Contacto en el IAC:

- Enric Pallé: epalle [at] iac.es (epalle[at]iac[dot]es)

Material complementario:

- Póster de la "Galaxia de los Horrores" de AU Mic b: https://exoplanets.nasa.gov/resources/2240/llamaradas-de-furia/

- Artículo de la NASA (en inglés): https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/nasa-s-tess-spitzer-missions-discover-a-world-orbiting-a-unique-young-star

- Vídeo de Youtube (en inglés): https://www.youtube.com/watch?v=u7VnZL5wJfk

- Scientific Visualization Studio (SVS). Gráficos complementarios (en inglés): https://svs.gsfc.nasa.gov/13648