Descubren en Calar Alto dos nuevos planetas de masas similares a la de la Tierra

Dichos planetas tienen masas similares a la de la Tierra y sus temperaturas podrían ser lo suficientemente templadas como para albergar agua líquida en la superficie. Las observaciones se llevaron a cabo con el instrumento CARMENES en Calar Alto, así como con otras instalaciones complementarias de menor tamaño, como el Observatorio de Sierra Nevada (OSN) en Granada, el Telescopi Joan Oró del IEEC, en el Observatori Astronòmic del Montsec

El artículo científico lo han liderado investigadores de la Universidad de Göttingen y se publica en la revista Astronomy & Astrophysics​.

Situada a una distancia de sólo 12,5 años luz, la ​Estrella de Teegarden es el sistema estelar número 24 en orden de cercanía al nuestro, y una de las estrellas enanas rojas más pequeñas que se conocen. A pesar de su proximidad y debido a su poco brillo, la Estrella de Teegarden no fue identificada hasta el año 2003.

«Hemos estado observando esta estrella con el instrumento CARMENES desde el inicio de las operaciones hace tres años, con el fin de medir su movimiento con gran precisión», explica el Dr. Mathias Zechmeister, investigador postdoctoral de la Universidad de Göttingen (Alemania) y autor principal de la publicación.

El método utilizado para la detección de los planetas es la denominada ​técnica Doppler​. Cuando un planeta orbita una estrella causa un pequeño movimiento reflejo de ida y vuelta. Este movimiento induce un efecto Doppler muy sutil en la luz de las estrellas, que con CARMENES puede medirse con una precisión de 1 metro por segundo, el equivalente a la velocidad al caminar, o lo que es lo mismo, 3.6 km/h. Los planetas pequeñ̃os producen señales pequeñ̃as, pero éstas son más fáciles de detectar en enanas rojas de baja masa, como la estrella de Teegarden, porque el movimiento reflejo es mayor y se repite con más frecuencia que en estrellas como el Sol.

«CARMENES es el primer espectrómetro de alta precisión en funcionamiento diseñado específicamente para encontrar planetas utilizando esta «ventaja de las enanas rojas»», añade Mathias Zechmeister. La temperatura de Teegarden es de solamente 2600o C (en comparación con los 5500o C del Sol), es 1500 veces más débil y diez veces menos masiva que nuestra estrella. Como resultado, irradia la mayor parte de su energía en longitudes de onda rojas e infrarrojas, convirtiéndola en un objetivo ideal para CARMENES.

Desde muy pronto, las mediciones Doppler de la Estrella de Teegarden mostraron la presencia de al menos dos señales, ahora identificadas como los dos nuevos exoplanetas llamados Teegarden b y ​c​. Llegar a una detecció́n só́lida con un nuevo instrumento requirió la obtención de más de 200 mediciones. Basándose en el movimiento medido, los investigadores pueden deducir que ​Teegarden b tiene una masa similar a la de la Tierra y orbita la estrella cada 4.9 días a un 2.5 % de la distancia Tierra-Sol. El planeta ​Teegarden c es también similar a la Tierra en términos de masa, completa su órbita en 11.4 días y está situado respecto a su estrella a un 4.5 % de la distancia Tierra-Sol. Puesto que la Estrella de Teegarden irradia mucha menos energía que nuestro Sol, las temperaturas en estos planetas deberían ser templadas y podrían, en principio, albergar agua líquida en sus superficies, especialmente el más exterior, Teegarden c​. Este tipo de planetas son objetivos principales para futuras búsquedas de vida más allá de nuestro sistema solar.

Un hito importante del proyecto CARMENES

A diferencia de los descubrimientos anteriores de CARMENES, en los que se combinaban mediciones de varios instrumentos, como en el caso de la ​Estrella de Barnard b​, todas las mediciones Doppler de alta precisió́n y las observaciones de seguimiento utilizadas para este hallazgo han sido obtenidas por el propio consorcio. Varios grupos usaron telescopios más pequeños para medir los cambios en el brillo de la estrella a fin de descartar explicaciones alternativas tales como manchas estelares u otras características de la superficie. Las actividades de seguimiento incluyeron campañas fotométricas intensivas en el ​Telescopio de Calar Alto/CSIC de 1,23 m​, el ​Observatorio de Sierra Nevada/IAA-CSIC y el ​Telescopi Joan Oró-Montsec/IEEC​, entre otros.

«Este descubrimiento es un gran éxito para el proyecto CARMENES, que fue diseñ̃ado específicamente para buscar planetas alrededor de las estrellas menos masivas», dice el Dr. Ignasi Ribas, investigador del IEEC en el ICE/CSIC, y científico del proyecto CARMENES. Los nuevos planetas son el décimo y undé́cimo en el recuento de los descubrimientos de exoplanetas hechos con CARMENES. Pero la buúsqueda continúa.

«Los dos planetas pueden ser parte de un sistema más extenso», dice el catedrá́tico Stefan Dreizler de la Universidad de Göettingen y coautor del estudio. «Las estrellas de muy baja masa parecen tener sistemas planetarios densamente poblados». Más datos pueden revelar un sistema aún más rico.

«​La característica única de nuestro instrumento, que le permite observar simultáneamente en el visible y en el infrarrojo cercano, es fundamental para confirmar la naturaleza de las señales detectadas con ambos canales como debido a la presencia de planetas en órbita, ya que en este caso, la amplitud de la señal no depende del canal con que se mida, al contrario de lo que pasa cuando la señal se debe a variabilidad intrínseca de la estrella​», señala el Dr. Pedro Amado del IAA/CSIC e investigador principal adjunto de CARMENES.

«​Este tipo de descubrimientos es clave para situar nuestro propio Sistema Solar en el Universo. A medida que descubrimos planetas donde potencialmente el agua podría darse en estado líquido, vamos desplazando nuestras reflexiones sobre la vida en otros planetas del terreno de la especulación idílica – pero desinformada – al de la ciencia. Es sencillamente apasionante», señala Juan Carlos Suárez, investigador de la UGR y coautor del trabajo.

El instrumento ​CARMENES (Calar Alto High-Resolution Search for M dwarfs with Exoearths with Near-infrared and optical Échelle Spectrographs) es un espectrógrafo óptico y de infrarrojo cercano de alta resolución construido en colaboración con 11 instituciones de investigación españolas y alemanas, y está operado por el ​observatorio de Calar Alto (España). CARMENES ha estado trabajando sin parar desde 2016.