Una encuesta de candidatos a exoplanetas identificados por la misión TESS de la NASA está sentando las bases para comprender cómo se formaron y evolucionaron los mundos más comunes de la Vía Láctea.
El objetivo de la investigación liderada por la Carnegie Institution for Science también es determinar por qué el patrón de órbitas y tamaños planetarios de nuestro Sistema Solar es tan inusual.
Johanna Teske de Carnegie, Sharon Wang de la Universidad de Tsinghua (antes de Carnegie) y Angie Wolfgang (antes de la Universidad de Penn State y ahora en SiteZeus), encabezan la Encuesta Magellan-TESS (MTS), que se encuentra a la mitad de su duración planificada de tres años. Sus hallazgos a mitad de la encuesta, en colaboración con un gran grupo internacional de investigadores, se publicarán en la Astrophysical Journal Supplement Series.
La misión Kepler de la NASA reveló que nuestra galaxia está repleta de planetas, descubriendo miles de mundos confirmados y prediciendo que existen miles de millones más. Una de las sorpresas contenidas en esta recompensa es que los exoplanetas entre el tamaño de la Tierra y Neptuno son los más comunes descubiertos hasta ahora, a pesar de que no existe ninguno en nuestro propio Sistema Solar. Estos planetas «intermedios» parecen tener dos tamaños distintos, aproximadamente de uno a 1,7 (super-Tierras) y aproximadamente de dos a tres (mini-Neptuno) veces el tamaño de la Tierra, lo que indica un contenido de gas diferente en sus composiciones.
«Queremos entender si las super-Tierras y las mini-Neptunos eran distintas de sus orígenes más tempranos, o si algún aspecto de su evolución hizo que se desviaran entre sí», explicó Teske en un comunicado. «En cierto sentido, esperamos sondear la cuestión de la crianza de la naturaleza para los exoplanetas más comunes de la galaxia: ¿estos planetas nacieron de manera diferente o divergieron debido a su entorno? ¿O es algo intermedio?»
La encuesta utiliza datos de TESS y observaciones de los telescopios Magellan en el Observatorio Las Campanas de Carnegie en Chile para estudiar una selección de 30 candidatos a planetas pequeños y de período relativamente corto. Los datos de TESS muestran caídas de brillo cuando un objeto pasa frente a su estrella anfitriona. La cantidad de atenuación permite al equipo de inspección medir el radio de un planeta candidato.
Esta información se combina con las observaciones recopiladas por el Espectrógrafo Buscador de Planetas en Las Campanas que funciona utilizando una técnica llamada método de velocidad radial, que actualmente es la forma más común para que los astrónomos midan las masas de planetas individuales.
El equipo de estudio de Magellan-TESS está interesado en la interacción entre las variables clave que podrían ayudar a los astrónomos a caracterizar mejor las vías de formación de los planetas super-Tierra y mini-Neptuno. Buscan tendencias en las relaciones entre la masa de un planeta y su radio; las propiedades de su estrella anfitriona, incluida la composición y la cantidad de energía que irradia al planeta; y la arquitectura del sistema planetario del que forma parte el planeta.
«La relación subyacente entre el radio y la masa de estos pequeños planetas es crucial para determinar sus composiciones generales, a través de su densidad general, así como cuánta variación hay en sus composiciones», explicó Wolfgang. «Cuantificar esta relación nos ayudará a discernir si hay una vía de formación o múltiples vías».
Lo que distingue a esta encuesta del trabajo anterior es su alcance: el equipo diseñó la encuesta desde el principio para tratar de tener en cuenta los sesgos que podrían sesgar la forma en que se interpretan los resultados en un contexto más amplio. Su objetivo es poder sacar conclusiones sólidas sobre las super-Tierras y los planetas mini-Neptuno como población, frente a solo una colección de 30 objetos individuales.
Los hallazgos a mitad de la encuesta, que representan una contribución significativa al número de planetas pequeños con masas y radios conocidos, ya apuntan a evidencia de pequeños sesgos de selección observacional que pueden haber afectado el trabajo de los científicos en las mediciones de masas. Por lo tanto, el MTS podría proporcionar un marco importante para futuros estudios de velocidad radial de planetas en tránsito.
De cara al futuro, la próxima mitad de la encuesta se centrará en completar la muestra (este documento contiene 22 de los 30 candidatos planificados) y en continuar monitoreando todos los sistemas en busca de planetas de períodos más largos no detectados por TESS para sondear las arquitecturas del sistema. Verificar la influencia de la composición de la estrella anfitriona es otro paso siguiente, ya que trabajos anteriores han sugerido que las composiciones de los planetas pueden estar relacionadas con las de las estrellas que orbitan.
«Esperamos que la obtención de esta comprensión multidimensional mejore significativamente nuestro conocimiento de la evolución de exoplanetas y quizás explique por qué nuestro propio Sistema Solar parece inusual», concluyó Wang.
