TESS Descubre su Primer Planeta Orbitando Dos Estrellas

Telescopios Espaciales
7/1/2020
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El sistema TOI 1338 se encuentra a 1.300 años luz de distancia en la constelación Pictor. Las dos estrellas orbitan entre sí cada 15 días. Una es aproximadamente un 10% más masiva que nuestro Sol, mientras que la otra es más fría, más tenue y solo tiene un tercio de la masa del Sol. Crédito de la imagen: GSFC/NASA/Chris Smith

En 2019, cuando Wolf Cukier terminó su tercer año en la escuela secundaria Scarsdale High School en Nueva York, se unió al Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, como becario de verano. Su trabajo consistía en examinar las variaciones en el brillo de las estrellas capturadas por el Satélite TESS de la NASA y subidas al proyecto de ciencia ciudadana "cazadores de planetas" de TESS.

"Estaba buscando en los datos todo lo que los voluntarios habían señalado como un binario eclipsante, un sistema en el que dos estrellas giran en círculo y, desde nuestro punto de vista, se eclipsan en cada órbita", dijo Cukier. “Unos tres días después de mis prácticas, vi una señal de un sistema llamado TOI 1338. Al principio pensé que era un eclipse estelar, pero el momento era incorrecto. Resultó ser un planeta".

TOI 1338 b, como ahora se le llama, es el primer planeta circumbinario de TESS, un mundo en órbita alrededor de dos estrellas. El descubrimiento fue presentado el lunes 6 de Enero, en la 235ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Honolulu. Un artículo, en el que Cukier fue coautor junto con científicos de Goddard, la Universidad Estatal de San Diego, la Universidad de Chicago y otras instituciones, ha sido enviado a una revista científica.

El sistema TOI 1338 se encuentra a 1.300 años luz de distancia en la constelación Pictor. Las dos estrellas orbitan entre sí cada 15 días. Una es aproximadamente un 10% más masiva que nuestro Sol, mientras que la otra es más fría, más tenue y solo tiene un tercio de la masa del Sol.

TOI 1338 b es el único planeta conocido en el sistema. Es alrededor de 6.9 veces más grande que la Tierra, o entre los tamaños de Neptuno y Saturno. El planeta orbita casi en el mismo plano que las estrellas, por lo que experimenta eclipses estelares regulares.

TESS tiene cuatro cámaras, cada una de las cuales toma una imagen de fotograma completo de una parte del cielo cada 30 minutos durante 27 días. Los científicos usan las observaciones para generar gráficos de cómo cambia el brillo de las estrellas con el tiempo. 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.

Pero los planetas que orbitan dos estrellas son más difíciles de detectar que los que orbitan una. Los tránsitos de TOI 1338 b son irregulares, entre cada 93 y 95 días, y varían en profundidad y duración gracias al movimiento orbital de sus estrellas. TESS solo ve los tránsitos cruzando la estrella más grande; los tránsitos de la estrella más pequeña son demasiado débiles para ser detectados.

"Estos son los tipos de señales con las que los algoritmos realmente luchan", dijo el autor principal Veselin Kostov, científico investigador del Instituto SETI y Goddard. "El ojo humano es extremadamente bueno para encontrar patrones en los datos, especialmente patrones no periódicos como los que vemos en los tránsitos de estos sistemas".

Esto explica por qué Cukier tuvo que examinar visualmente cada tránsito potencial. Por ejemplo, inicialmente pensó que el tránsito de TOI 1338 b era el resultado de que la estrella más pequeña en el sistema pasaba por delante de la más grande, ambas causan caídas similares en el brillo. Pero el momento fue incorrecto para un eclipse.

Después de identificar TOI 1338 b, el equipo de investigación utilizó un paquete de software llamado Eleanor, llamado así por Eleanor Arroway, el personaje central en la novela "Contact" de Carl Sagan, para confirmar que los tránsitos eran reales y no el resultado de artefactos instrumentales.

"En todas sus imágenes, TESS está monitoreando millones de estrellas", dijo la coautora Adina Feinstein, estudiante graduada de la Universidad de Chicago. "Por eso nuestro equipo creó Eleanor. Es una forma accesible de descargar, analizar y visualizar datos de tránsito. Lo diseñamos pensando en los planetas, pero otros miembros de la comunidad lo usan para estudiar estrellas, asteroides e incluso galaxias ".

TOI 1338 ya había sido estudiado desde tierra mediante estudios de velocidad radial, que miden el movimiento a lo largo de nuestra línea de visión. El equipo de Kostov utilizó estos datos de archivo para analizar el sistema y confirmar el planeta. Su órbita es estable durante al menos los próximos 10 millones de años. Sin embargo, el ángulo de la órbita hacia nosotros cambia lo suficiente como para que el tránsito del planeta cese después de Noviembre de 2023 y se reanude ocho años después.

Las misiones Kepler y K2 de la NASA descubrieron previamente 12 planetas circumbinarios en 10 sistemas, todos similares a TOI 1338 b. Las observaciones de los sistemas binarios están sesgadas hacia la búsqueda de planetas más grandes, dijo Kostov. Los tránsitos de cuerpos más pequeños no tienen un efecto tan grande en el brillo de las estrellas. Se espera que TESS observe cientos de miles de binarios eclipsantes durante su misión inicial de dos años, por lo que muchos más de estos planetas circumbinarios deberían estar esperando su descubrimiento.

Actualizado: 7/1/2020