Un planeta de masa terrestre rebelde ha sido descubierto flotando libremente en la Vía Láctea sin una estrella

Si un sistema solar es una familia, algunos planetas se van de casa temprano. Si quieren o no. Una vez que han dejado el abrazo gravitacional de su familia, están destinados a vagar por el espacio interestelar para siempre, sin ataduras a ninguna estrella.

A los astrónomos les gusta llamar a estos vagabundos “planetas rebeldes”, y están mejorando en encontrarlos. Un equipo de astrónomos ha encontrado uno de estos pícaros a la deriva que tiene aproximadamente la misma masa que Marte o la Tierra.

Encontrar algo en el espacio profundo que no emita luz propia es un gran desafío. Pero dos organizaciones están haciendo precisamente eso. Ellos son los COMERSE CON LOS OJOS (Experimento óptico de lentes gravitacionales) y la KMTN (Red Coreana de Telescopios de Microlentes).

Ahora, un equipo de científicos de ambos grupos ha anunciado el descubrimiento de un planeta rebelde de baja masa. No hay estrellas cerca de él y su distancia a la Tierra no está confirmada. El equipo dice que demuestra que la técnica de microlente es efectiva para encontrar planetas de masa terrestre que flotan libremente en el espacio.

La ilustración de un artista de un planeta rebelde, oscuro y misterioso. Crédito de imagen: NASA

El documento que presenta este descubrimiento se titula “Un candidato a planeta deshonesto de masa terrestre detectado en el evento de microlente de menor escala de tiempo. ” Hay 30 autores enumerados como colaboradores de este trabajo, y el autor principal es Przemek Mróz, un académico postdoctoral en astronomía en Caltech. El documento está disponible en el sitio de preimpresión arxiv.org.

Los astrónomos piensan que en los primeros días de un sistema solar, algunos planetas de baja masa serán expulsados ​​del agarre gravitacional de la estrella. Las cosas pueden ser caóticas en los primeros días, y las interacciones gravitacionales entre la estrella y todos los planetas a veces pueden enviar pequeños planetas al espacio para valerse por sí mismos. “De acuerdo con las teorías de formación de planetas, como la teoría de acreción del núcleo, las masas típicas de los planetas expulsados ​​deberían estar entre 0,3 y 1,0 masas terrestres”, escriben los autores.

Encontrar estos pequeños cuerpos en la vasta oscuridad del espacio requiere un enfoque innovador: lentes gravitacionales.

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Lente gravitacional requiere dos cosas: una fuente de luz distante, generalmente una estrella, y un objeto más cercano con suficiente masa para actuar como una lente y desviar la luz de la fuente de luz. En este caso, el planeta de baja masa actúa como lente. Y dependiendo de cuánto se vea afectada la luz de la estrella distante por el objeto en primer plano, los astrónomos pueden aprender bastante.

Esta animación muestra cómo la microlente gravitacional puede revelar mundos insulares. Cuando un planeta rebelde invisible pasa frente a una estrella más distante desde nuestro punto de vista, la luz de la estrella se dobla a medida que atraviesa el espacio-tiempo deformado alrededor del planeta. El planeta actúa como una lupa cósmica, amplificando el brillo de la estrella de fondo. Crédito: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA / Laboratorio CI

Un objeto relativamente pequeño como un planeta de baja masa no desvía mucha luz, y tampoco por mucho tiempo. En su artículo, los autores dicen: “Se espera que los eventos de microlentes debidos a planetas deshonestos de masa terrestre tengan un ángulo angular extremadamente pequeño. Radios de Einstein (0,1 µas) y escalas de tiempo extremadamente cortas (0,1 día) “. Según los autores, esta es la “microlente de escala de tiempo corta más extrema descubierta hasta la fecha”.

En las últimas dos décadas, el conocimiento de los exoplanetas se ha disparado. Ahora conocemos miles de ellos, y esperamos que casi todas las estrellas alberguen planetas. Todo este conocimiento ha llevado a teorías y modelos actualizados de la formación de planetas y sistemas solares. Y esos modelos muestran que debería haber muchos planetas deshonestos que fueron expulsados ​​de sus sistemas.

El trabajo teórico muestra que podría haber miles de millones, o incluso billones, de planetas que flotan libremente en la Vía Láctea. En su trabajo, los autores enumeran las formas en que estos planetas pueden quedar huérfanos: Dispersión planeta-planeta; interacciones dinámicas entre planetas gigantes que conducen a la interrupción orbital de planetas interiores más pequeños; interacciones entre las estrellas en sistemas binarios o trinarios y cúmulos estelares; sobrevuelos estelares; y la evolución de la estrella anfitriona más allá del Secuencia principal.

Representación artística de un planeta rebelde del tamaño de la Tierra acercándose a una estrella. Crédito: Christine Pulliam (CfA)
Representación artística de un planeta rebelde del tamaño de la Tierra acercándose a una estrella. Crédito: Christine Pulliam (CfA)

La microlente ofrece un método para encontrar estos pequeños planetas rebeldes. Pero es difícil. No es que sean tan tenues, ese es el problema. Es que los eventos de microlentes para cuerpos tan pequeños se encuentran en una escala de tiempo muy corta debido a su tamaño. El planeta recién descubierto, que ha sido llamado “OGLE-2016-BLG-1928”, fue descubierto en un evento de micro-lentes que duró solo 41,5 minutos. No es mucho tiempo para recopilar datos detallados.

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Solo se han encontrado otros cuatro pequeños planetas rebeldes como este antes, cada uno en un evento de microlentes de escala de tiempo corto. Juntos, estos eventos proporcionan “pruebas sólidas de una población de planetas rebeldes en la Vía Láctea”, escriben los autores.

Los investigadores se enfrentaron a una serie de dificultades no solo para detectar este evento, sino también para determinar si se trataba de un planeta.

“Como en el caso de otros eventos de microlentes de corta escala de tiempo, no podemos descartar la presencia de un compañero estelar distante”, escriben. Pudieron excluir a cualquier compañero estelar a una distancia de solo 8 AU. Pero muchos planetas orbitan sus estrellas a distancias mucho mayores que esa.

Este planeta también se encontró “… al borde de los límites actuales de detección de eventos de microlentes de corta duración”, dice el documento. Los autores dicen que esto señala lo difícil que es la búsqueda de estos eventos. El evento también se detectó con relativamente pocos puntos de datos: solo 15. (11 eran de OGLE y 4 eran de KMTN).

La pequeña cantidad de puntos de datos en la detección significa que la “parte decreciente de la curva de luz no está completamente cubierta con observaciones”. Esa escasez de datos significa que hay cierta incertidumbre en torno a la naturaleza del evento de microlente y cierta incertidumbre sobre si en realidad es un planeta. Parte de esa incertidumbre proviene de la propia estrella de fondo.

Esta figura del estudio muestra la estrella que actuó como fuente de luz en el evento de microlentes. Los puntos rojos marcan estrellas gigantes rojas en el bulbo galáctico y los puntos azules representan estrellas de secuencia principal en el disco galáctico. Los datos de Gaia indican que la estrella fuente es una gigante roja en el bulbo galáctico. Crédito de la imagen: Mroz et al, 2020.
Esta figura del estudio muestra la estrella que actuó como fuente de luz en el evento de microlentes. Los puntos rojos marcan estrellas gigantes rojas en el bulbo galáctico y los puntos azules representan estrellas de secuencia principal en el disco galáctico. Los datos de Gaia indican que la estrella fuente es una gigante roja en el bulbo galáctico. Crédito de la imagen: Mroz et al, 2020.

“La estrella fuente se encuentra en la rama de gigante roja en el diagrama de color-magnitud, y se sabe que algunos gigantes producen destellos estelares”, escriben los autores. ¿Podrían descartar de manera concluyente las erupciones estelares como la causa del evento, en lugar de un planeta rebelde?

“Sin embargo, las propiedades del evento (su duración, amplitud y
forma de la curva de luz) no coinciden con las de las estrellas en llamas. ” ellos concluyen.

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Pero incluso con las incertidumbres, este descubrimiento sigue siendo importante. “Por lo tanto, la lente es uno de los mejores candidatos para un planeta deshonesto de masa terrestre detectado hasta la fecha”, escriben. A pesar de que su medición de masa para el objeto es algo ambivalente, las otras propiedades del evento son “… consistentes con la lente como un objeto de masa inferior a la Tierra sin un compañero estelar hasta la distancia proyectada de aproximadamente 8 au del planeta”.

Los planetas rebeldes tienen un potencial casi nulo para albergar vida, por lo que es posible que nunca sean el campo de estudio intenso de la misma manera en que se han convertido los exoplanetas. Pero siguen siendo intrigantes y, como todo lo demás, contienen pistas sobre cómo funciona la naturaleza.

En el futuro, el Telescopio espacial romano Nancy Grace ayudará en la búsqueda de planetas rebeldes. Tiene mucho en su plato para su misión, incluidos algunos temas importantes como la energía oscura y algunas tareas muy esperadas, como obtener imágenes de exoplanetas y obtener espectros de sus atmósferas.

Pero parte de su trabajo es también encontrar planetas rebeldes que flotan libremente tan pequeño como Marte. El telescopio espacial ultrapotente realizará un gran estudio de microlentes para encontrar más de estos planetas. Sus hallazgos nos ayudarán a comprender mejor cómo nuestro propio Sistema Solar se compara con los demás.

“A medida que nuestra visión del universo se ha expandido, nos hemos dado cuenta de que nuestro sistema solar puede ser inusual”, dijo Samson Johnson, un estudiante graduado de la Universidad Estatal de Ohio en Columbus, en un presione soltar. “Roman nos ayudará a aprender más sobre cómo encajamos en el esquema cósmico de las cosas al estudiar planetas rebeldes”.

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