Planeta Rogue del Tamaño de la Tierra Descubierto en la Vía Láctea

Nuestra Galaxia puede estar repleta de planetas rebeldes, libres gravitacionalmente de cualquier estrella. Un equipo internacional de científicos, dirigido por astrónomos polacos, ha anunciado el descubrimiento del planeta flotante más pequeño del tamaño de la Tierra encontrado hasta la fecha.

Hasta la fecha se han descubierto más de cuatro mil planetas extrasolares. Aunque muchos de los exoplanetas conocidos no se parecen a los de nuestro sistema solar, tienen una cosa en común: todos orbitan una estrella. Sin embargo, las teorías de la formación y evolución de planetas predicen la existencia de planetas flotantes libres (pícaros), gravitacionalmente desatados a cualquier estrella. De hecho, hace unos años, los astrónomos polacos del equipo OGLE del Observatorio Astronómico de la Universidad de Varsovia proporcionaron la primera evidencia de la existencia de tales planetas en la Vía Láctea. Escribiendo en Astrophysical Journal Letters, los astrónomos de OGLE anunciaron el descubrimiento del planeta pícaro más pequeño encontrado hasta la fecha.

Los exoplanetas solo se pueden observar directamente en raras ocasiones. Por lo general, los astrónomos encuentran planetas utilizando observaciones de la luz de la estrella anfitriona del planeta. Por ejemplo, si un planeta se cruza por delante del disco de su estrella madre, entonces el brillo observado de la estrella disminuye periódicamente en una pequeña cantidad causando los llamados tránsitos. Los astrónomos también pueden medir el movimiento de la estrella causado por el planeta.

Los planetas flotantes libres prácticamente no emiten radiación y, por definición, no orbitan ninguna estrella huésped, por lo que no pueden ser descubiertos utilizando métodos tradicionales de detección astrofísica. Sin embargo, los planetas rebeldes pueden ser vistos usando un fenómeno astronómico llamado microlente gravitacional. La microlente es el resultado de la teoría de la relatividad general de Einstein: un objeto masivo (la lente) puede doblar la luz de un objeto de fondo brillante (la fuente). La gravedad de la lente actúa como una enorme lupa que dobla y magnifica la luz de estrellas distantes.

«Si un objeto masivo (una estrella o un planeta) pasa entre un observador con base en la Tierra y una estrella fuente distante, su gravedad puede desviar y enfocar la luz de la fuente. El observador medirá un breve brillo de la estrella de origen», explica el Dr. Przemek Mroz, investigador postdoctoral del Instituto de Tecnología de California y autor principal del estudio. «Las posibilidades de observar microlentes son extremadamente escasas porque tres objetos (fuente, lente y observador) deben estar casi perfectamente alineados. Si solo observamos una estrella fuente, tendríamos que esperar casi un millón de años para ver que la fuente está microlensada», agrega.

Esta es la razón por la que los estudios modernos que buscan eventos de microlentes gravitacionales están monitoreando cientos de millones de estrellas en el centro de la Vía Láctea, donde las posibilidades de microlentes son más altas. El estudio OGLE, dirigido por astrónomos de la Universidad de Varsovia, lleva a cabo uno de estos experimentos. OGLE es uno de los estudios del cielo más grandes y largos, comenzó a operar hace más de 28 años. Actualmente, los astrónomos de OGLE están usando un 1.Telescopio de Varsovia de 3 metros ubicado en el Observatorio Las Campanas, Chile. Cada noche clara, apuntan su telescopio a las regiones centrales de la Galaxia y observan cientos de millones de estrellas, buscando aquellas que cambian su brillo.

La microlente gravitacional no depende del brillo de la lente, por lo que permite el estudio de objetos tenues u oscuros, como planetas. La duración de los eventos de microlente depende de la masa del objeto de lente: cuanto menos masiva sea la lente, más corto será el evento de microlente. La mayoría de los eventos observados, que suelen durar varios días, son causados por estrellas. Los eventos de microlentes atribuidos a planetas flotantes libres tienen escalas de tiempo de apenas unas pocas horas. Midiendo la duración de un evento de microlente (y la forma de su curva de luz) podemos estimar la masa del objeto de lente.

Los científicos anunciaron el descubrimiento del evento de microlentes de menor escala de tiempo jamás encontrado, llamado OGLE-2016-BLG-1928, que tiene una escala de tiempo de solo 42 minutos. «Cuando vimos por primera vez este evento, estaba claro que debía haber sido causado por un objeto extremadamente pequeño», dice el Dr. Radoslaw Poleski del Observatorio Astronómico de la Universidad de Varsovia, coautor del estudio. De hecho, los modelos del evento indican que la lente debe haber sido menos masiva que la Tierra, probablemente era un objeto de masa de Marte. Además, la lente es probablemente un planeta rebelde. «Si la lente estuviera orbitando una estrella, detectaríamos su presencia en la curva de luz del evento», agrega el Dr. Poleski. «Podemos descartar que el planeta tenga una estrella dentro de unas 8 unidades astronómicas (la unidad astronómica es la distancia entre la Tierra y el Sol).»

Los astrónomos de OGLE proporcionaron la primera evidencia de una gran población de planetas rebeldes en la Vía Láctea hace unos años. Sin embargo, el planeta recién detectado es el mundo pícaro más pequeño que se haya encontrado. «Nuestro descubrimiento demuestra que los planetas flotantes libres de baja masa se pueden detectar y caracterizar con telescopios terrestres», dice el profesor Andrzej Udalski, investigador principal del proyecto OGLE.

Los astrónomos sospechan que los planetas flotantes libres se formaron en discos protoplanetarios alrededor de estrellas (como planetas «ordinarios») y han sido expulsados de sus sistemas planetarios padres después de interacciones gravitacionales con otros cuerpos, por ejemplo, con otros planetas en el sistema. Las teorías de formación de planetas predicen que los planetas expulsados deberían ser típicamente más pequeños que la Tierra. Por lo tanto, el estudio de los planetas flotantes libres nos permite comprender el pasado turbulento de los sistemas planetarios jóvenes, como nuestro sistema solar.

La búsqueda de planetas flotantes libres es uno de los motores científicos del Telescopio Espacial Romano Nancy Grace, que actualmente está siendo construido por la NASA. Está previsto que el observatorio comience a funcionar a mediados de la década de 2020.

Debido a la brevedad del evento, se necesitaron observaciones adicionales recogidas por la Red de Telescopios Microlentes de Corea (KMTNet) para caracterizar el evento. KMTNet opera una red de tres telescopios en Chile, Australia y Sudáfrica.

Referencia: «A terrestrial-mass rogue planet candidate detected in the shortest-timescale microlensing event» por Przemek Mróz, Radoslaw Poleski, Andrew Gould, Andrzej Udalski, Takahiro Sumi, y Michal K. Szymanski, Igor Soszynski, Pawel Pietrukowicz, Szymon Kozlowski, Jan Skowron, Krzysztof Ulaczyk, (Colaboración OGLE), Michael D. Albrow, Sun-Ju Chung, Cheongho Han, Kyu-Ha Hwang, Youn Kil Jung, Hyoun-Woo Kim, Yoon-Hyun Ryu, In-Gu Shin, Yossi Shvartzvald, Jennifer C. Yee, Weicheng Zang, Sang-Mok Cha, Dong-Jin Kim, Seung-Lee Kim, Chung-Uk Lee, Dong-Joo Lee, Yongseok Lee, Byeong-Gon Park, Richard W. Pogge and (Colaboración KMT), 29 de octubre de 2020, Astrophysical Journal Letters.
DOI: 10.3847 / 2041-8213 / abbfad
arXiv: 2009.12377

El descubrimiento sería imposible sin las observaciones a largo plazo realizadas por OGLE sky survey. El proyecto se encuentra entre los estudios del cielo más grandes y largos, comenzó a operar hace más de 28 años. Uno de los primeros objetivos del estudio OGLE fue buscar y estudiar la materia oscura utilizando la técnica de microlentes gravitacionales. Los estudios actuales cubren una amplia gama de temas: búsqueda de exoplanetas, estudio de la estructura y evolución de la Vía Láctea y galaxias vecinas, estudios de estrellas variables, cuásares, transitorios y cuerpos del sistema solar.