Un model per a KIC 8462852 fet des de València

Res d’estructures alienígenes, ni de núvols de cometes en l’estel KIC 8462852, també anomenat estel de Tabby per l’astrònoma que més l’ha estudiat, Tabetha Boyajian. El comportament inusual podria explicar-se per la presència d’un planeta gegant amb anells, com Saturn, acompanyat de dos núvols gegantescos d’asteroides troians al voltant de l’estrella.

Això és el que un equip d’astrònoms de la Universitat de València, liderat per Fernando Ballesteros, ha proposat aquesta setmana en un article enviat a la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS), disponible ací.

Recordem que l’estel de Tabby va ser observat per la missió Kepler entre l’any 2009 i 2013 dins d’un estudi de 150.000 estrelles per tal de determinar la presència o no de planetes. Però aquest estel, en lloc de mostrar una petita baixada d’un màxim d’1% de la lluminositat en passar el planeta per seu davant, com s’havia vist en altres estels amb planetes, ha mostrat baixades irregulars de flux d’un 20%. Una davallada tan brutal de llum estel·lar sense cap explicació convincent i que ha convertit l’estel en l’objecte més misteriós de la Via Làctia.

La setmana passada, com ja vaig informar, l’estel de Tabby tornà a manifestar-se. Des del 2013 havia estat tranquil·la, sense activitat aparent, almenys detectable des de la Terra. I durant 5 dies la lluminositat de l’estel cau un 3%.

I que ha proposat l’equip de l’Observatori Astronòmic de la Universitat de València pel que respecta a l’estrany objecte? Des de fa un any estan estudiant la possibilitat d’explicar l’inusual comportament de l’estel amb l’ús d’elements totalment habituals al Sistema Solar. L’equip de treball assegura que tota la peculiaritat de KIC 8462852 tindria sentit si se suposa l’existència d’un planeta gegant amb anells, com ara Saturn, amb un període orbital de 12 anys, i acompanyat en l’òrbita al voltant de l’estrella de dos núvols gegantescos d’asteroides troians. L’esdeveniment de la setmana passada ha accelerar l’acabament de l’article científic i l’enviament a MNRAS per a la seua publicació, prèvia valoració pels referees o censors.

Els asteroides troians són un grup d’asteroides que comparteixen òrbita amb un planeta  a l’entorn dels punts de Lagrange  L4 i L5 , situats aproximadament a 60° al davant i a 60° al darrere del planeta en la seua òrbita, respectivament. En els punts de Lagrange, l’atracció gravitatòria del planeta i de l’estel s’equilibren i, per tant, són punts d’estabilitat gravitatòria. Així que, de manera natural, els objectes que s’hi troben allí, romanen estables durant mil·lennis, seguint o precedint el planeta. Els troians més estudiats són els del planeta Júpiter com es mostra a la figura. Els que segueixen el planeta gegant s’anomenen pròpiament asteroides troians, i, per compensar, els precedents reben el noms d’asteroides grecs. Tanmateix per acurtar, als dos tipus d’objectes se’ls anomenen globalment troians .

Farà un any el company Fernando Ballesteros, de l’Observatori Astronòmic de la Universitat de València, s’observà d’un detall del que, aparentment, ningú s’havia adonat. Es podria interpretar la baixada del 15% de flux que detectà Kepler al voltant del dia 793 de la missió (figura 2c) con el pas o trànsit d’un planeta gegant i la sèrie de fenòmens al voltant del dia 1500 (figura 2d) com el pas d’un dels grups dels asteroides troians associats.

Com que el model pretén ser un model científic, ha de fer prediccions. I si tot és com sembla, aproximadament al voltant del dia 4430, és a dir en febrer del 2021, el segon grup de troians ha de passar per davant l’estel, un succés que la finestra d’observació del Kepler no permeté veure en el seu pas anterior. És a dir, a principis del 2021 la corba de llum de l’estel de Tabby s’ha de tornar caòtica amb baixades espectaculars i irregulars. A més a més s’espera un nou trànsit principal del planeta anellat per davant de l’estel a principis del 2023.

I per què cal introduir un anell al voltant del planeta? En la corba de llum del dia 793 (fig 2c) s’observa que la baixada és asimètrica. La davallada és més suau que la pujada de llum. Això indica que l’objecte que tapa l’estel no és esfèric sinó asimètric. I, sembla que la hipòtesi d’un anell inclinat un 5º respecte al pla orbital del planeta fa casar les dades observacionals molt bé.

Finalment caldria donar una explicació a la davallada de llum del sistema KIC 8462852 del 19 de maig passat. El model ho preveu perfectament com l’eclipse secundari del sistema que ocorre quan el planeta passa per darrere l’estel. Donat que els planetes sempre reflecteixen un poc la llum del seu estel, “l’apagada” del planeta ha de fer baixar momentàniament la llum del conjunt estel-planeta.

Encara que hi ha alguns punts que caldria aclarir, com ara que no s’ha detectat amb el satèl·lit Spitzer cap emissió de llum remarcable en l’infraroig que denotaria un disc, o que el planeta ha de ser gran (30% radi estel·lar) per fer un eclipsi tan profund i durador, el model té molt bona pinta i explica tot els fenòmens observats fins ara i, més important encara, fa previsions per al futur. Si els pròxims dies o mesos es produeix un altre fenomen d’activitat de l’estel KIC 8462852, el model no serà correcte. Però si l’estel no fa res fins al 2021 ja tindrem una explicació possible per a l’estel més misteriós de la Via Làctia.

Més informació:
La estrella de Tabby y sus troyanos, el bloc de Alberto Fernández Soto. 24 maig 2017.
New Hypothesis For Tabby’s Star Suggests A Ringed Planet And Lots Of Asteroids, Iflscience. Alfredo Carpineti, 24 de maig 2017. Amb entrevista a Fernando Ballesteros.
Detectar extraterrestres seria un indicatiu de que és possible sobreviure al desenvolupament tecnològic, Entrevista a Fernando Ballesteros, Premi Europeu de Divulgació Científica, Pols d’estels, 15 febrer 2007.

Imatges i vídeos:

1.- Esquema del sistema de KIC 8462852 i l’explicació del comportament inusual. Ballesteros et al., enviat a MNRAS, 2017.
2.- Corba de llum de l’estel KIC_8462852 al llarg de 1580 dies d’observació. Es veuen una baixada de flux al voltant del dia 793 i altres seguides cap al dia 1500. Baix es veuen ampliacions de les baixades. De l’article Planet Hunters X. KIC 8462852 – Where’s the flux?.
3.- Esquema dels asteroides troians de Júpiter. Wikipedia Commons.
4.- Animació del sistema per a Cuatro, feta per Santiago Romero Ruiz, Infografista en Noticias Cuatro·, Informativos Telecinco y Las Mañanas de Cuatro.

El misteri torna a l’estel KIC 8462852

KIC 8462852, l’estel més misteriós de l’univers, tal com l’anomenava fa uns dies Josep Casulleras  en un extens reportatge publicat a Vilaweb, ha tornat a fer de les seues tal com estava previst. Ha tornat a minvar la seua llum de manera espectacular. Des de fa una setmana, doncs, diversos observatoris del món l’estan seguint per tal d’esbrinar quina és la causa de les baixades espectaculars de brillantor de l’estrella.

La missió Kepler, llançada l’any 2009, ha permés descobrir més de 3000 planetes al voltant d’estels mitjançant el mètode del trànsit. Si un cos planetari passa per davant del seu estel, la brillantor d’aquest baixa un màxim d’1% durant unes hores. Però tal com vaig contar en descobrir-se, en una d’aquestes estrelles, la KIC 8462852, situada a uns 1.500 anys llum de nosaltres a la constel·lació del Cigne, les disminucions de llum que s’hi van detectar eren totalment anòmales, de fins al 20%, amb durades de dies i setmanes. No s’hi trobava cap explicació que s’ajustara a les dades. Això sí, hipòtesis moltes: des d’un disc de pols, a núvols de cometes fins a una megaestructura alienígena. Va néixer així el gran enigma de l’estel més misteriós de la galàxia, coneguda popularment com l’estel de Tabby, en honor de la seua principal investigadora, l’astrònoma nord-americana Tabetha Boyajian.

Doncs ha tornat a passar. Tal com l’astrònoma va preveure, aquest últims dies el fenomen misteriós que fa disminuir la lluminositat de l’estel de Tabby s’ha posat en marxa. Ho contava ahir al seu bloc en anglés l’astrònom cordobés Ángel R. López-Sánchez que treballa a l’Australian Astronomical Observatory (AAO).

Fa uns dies els astrònoms de l’Instituto de Astrofísica de Canarias liderats per Marian González, amb Héctor Socas-Navarro, Andrés Asensio, Carlos Westendorp i Carlos González estaven obtenint dades espectroscòpiques de l’estel amb el Telescopi Mercator d’1.2 m, situat a l’Observatori del Roque de los Muchachos a La Palma, Canàries.

La nit de diumenge passat varen descobrir un comportament inusual a les línies de l’hidrogen de l’atmosfera estel·lar. Ràpidament es posaren en contacte amb l’astrònoma principal de l’estudi de l’estel, Tabetha Boyajian que va fer una crida internacional per observar KIC 8462852 amb tots els mitjans possibles, fins i tot els astrònoms aficionats han estat invitats. Ací part de la crida de l’astrònoma:

Col·legues des de Canàries estan a la meitat d’un temps d’observació de l’estel KIC 8462852 amb l’espectrògraf HERMES del telescopi Mercator (Tenerife, Espanya). Els seus espectres preliminars mostren emissió en el centre de la línia d’Hα, menor pel que fa al Ca h i k. Per refrescar-vos la memòria, totes les observacions espectroscòpiques anteriors estaven lliure de qualsevol emissió…

Així que tots els mitjans d’observació disponibles estan observant des de fa uns dies el misteriós objecte. La passada nit (19-20 de maig), per exemple, s’observà l’estel misteriós des de les instal·lacions de l’Observatori d’Aras de los Olmos de la Universitat de València.

La xarxa global de telescopis Las Cumbres Observatory està monitoritzant l’estrella de Tabby  i va ser testimoni d’un canvi dramàtic de l’estrella en els últims dies. La brillantor es mostra pel que fa a la lluentor normal de l’estrella – el punt més baix mostra una caiguda del 2%. LCOGT

L’alerta ha permés detectar una baixada de lluminositat d’un 2% com anunciava ahir Tabetha Boyajian al twitter i sembla que va en augment. En els esdeveniments anteriors, la corba de llum ha arribat a baixar fins al 20%. És adir, la llum de l’estel ha minvat un 20% de manera irregular i durant uns dies. Imagineu quin fenomen grandiós i a gran escala està passant ara mateix al sistema estel·lar de Tabby.

Ara que l’observen (o l’observaran pròximament) multituds d’instruments i tècniques diverses des de terra i des de l’espai podrem tindre una idea més precisa del comportament estrany de l’estel. Les nits següents poden ser emocionants…

Actualització

Sembla que el fenomen que afecta a l’estel KIC 8462852 ha acabat, com demostra la corba de llum obtinguda a Las Cumbres Observatory i a molts altres. L’estel torna al nivell normal.

Imatges:

1.- Camp d’estels al voltant de KIC 8462852 (amb una creu al damunt) del Digitized Sky Survey – STScI/NASA, Colored & Healpixed by CDS. Amb Aladin Lite. Centre de Dades Astronòmiques d’Estrasburg.
2.- Mapa de la posició de l’estel de Tabby. De l’usuari @owl_astro.
3. Dibuix artístic d’un eixam de cometes al voltant de KIC 8462852. NASA/JPL-Caltech.
4.- Gràfic de la caiguda de la lluminositat de l’estel obtinguda per la xarxa de telescopis Las Cumbres Observatory.

Planetes i ciència ficció a València

A la seu de l’Associació Valenciana d’Astronomia (AVA) a València, fa uns dies vaig parlar dels planetes que ens mostra la ciència ficció i de si aquests s’ajusten o no al que coneixem dels exoplanetes que alguns observatoris com ara Kepler van descobrint. Els amics d’AVA han fet una crònica de la sessió del que vaig explicar. Podeu llegir la versió valenciana ací baix:


Divendres passat, 5 de maig, vam tenir ocasió d’assistir a l’amena xerrada del nostre company Enric Marco sobre el que l’astronomia ens ha ensenyat sobre planetes i exoplanetes, i fins a quin punt veiem el seu reflex en els escenaris planetaris que ens mostra el cinema de ciència-ficció.

Va començar fent un ràpid repàs, a través d’imatges i breus escenes de pel·lícules clàssiques com les de la saga de Star Wars, Dune, Superman, i les més recents com Avatar o Interestellar.

En la majoria d’aquests films els diversos planetes (Tatooine, Mustafar, Hoth, Bespin, Kripton, Dune…) solen ser perfectament habitables per a l’ésser humà incloent una atmosfera respirable i amb gravetat terrestre. Només solen aparèixer exòtiques diferencies extraterrestres en els seus cels, amb diversos sols i llunes, o en la seua biodiversitat. Ens presenten planetes desèrtics (gelats o càlids), coberts de lava, oceànics o coberts de selves…, que un únic ecosistema sembla dominar-ho tot. Però, s’apropen a la realitat aquests escenaris extraterrestres? En moltes ocasions s’ha pres com a referència el nostre sistema solar imitant planetes ben coneguts com Mart, Venus o el nostre planeta mateix, però per els més estranys s’han imaginat ambients que, en ocasions, s’assemblen bastant al que sabem dels exoplanetes.

Però, què se sap dels planetes extrasolars? En 1995 es descobreix el primer exoplaneta orbitant 51 Pegasi; avui ja són més de 3400 els confirmats gràcies a una sèrie d’enginyoses tècniques (velocitat radial, trànsits, astrometria, etc), que ens permeten esbrinar indirectament dades sense arribar pràcticament mai a poder captar-los per observació directa a causa de la seua enorme llunyania i a aquest efecte d’emmascarament produït per la llum del seu estel. El telescopi espacial Kepler, que utilitza el mètode dels trànsits, ha estat fins ara el major descobridor d’exoplanetes. I de moment una quinzena de casos semblen ser relativament similars al nostre planeta per la seua composició rocosa, la seua grandària i la temperatura superficial.

S’han descobert abundants gegants gasosos, molt més grans que Júpiter, minineptuns, i planetes rocosos, tant superTerres, diverses vegades més grans que el nostre planeta com alguns pocs de la grandària de Mart o menors. Alguns fins i tot orbiten sistemes estel·lars binaris, alguna cosa que es creia impossible, i que ens mostraven al planeta Tatooine en la història de Star Wars, quan ni tan sols s’havia demostrat l’existència de cap exoplaneta.

També va repassar el concepte de zona d’habitabilitat estel·lar, que no implica en absolut que puguem traslladar-nos sense més a un planeta que orbite dins d’ella sinó només que està a la distància adequada del seu sol perquè, en cas de contenir aigua, aquesta pogués trobar-se líquida en la superfície. Però clar, que siguin planetes que permeten la vida humana és una exigència del guió en molts dels casos.

D’entre els planetes que més s’han apropat a la realitat astronòmica, Enric va destacar Avatar, on Pandora, l’escenari de la pel·lícula, és una lluna de vida exuberant que orbita un gegant gasós. També Interestellar, on apareix un planeta oceànic girant al voltant d’un forat negre i on els astronautes que el visiten sofreixen la coneguda paradoxa relativista del temps.

Per acabar va destacar un altre detall important en aquestes pel·lícules. La gravetat als planetes visitats és indistingible de la terrestre, alguna cosa que semblava una còmoda suposició dels guionistes per facilitar el desenvolupament de la trama, però que sorprenentment sembla que es podria complir en la realitat. Perquè ens va mostrar un estudi científic en què es descobreix que en la majoria de planetes coneguts existeix una curiosa relació entre grandària i densitat, que fa que la gravetat superficial sigui igual, major o menor que la terrestre, però que no s’allunya massa d’ella.

En resum: una entretinguda xerrada per aprendre astronomia i donar un repàs a la ciència-ficció, afició que compartim molts, tal vegada la majoria, dels amants de l’astronomia.

Imatges:

1.- Algunes moments de la xarrada. AVA
2.- Tatoine, Star Wars
3.- Pandora. Avatar. James Cameron.

Una mirada crítica des de Barcelona: NASA, ciència i Hollywood

Fa uns dies m’entrevistaren en la secció de ciència de ‘La tarda de Barcelona‘, de betevé 91.0 fm sobre la descoberta dels set planetes del sistema Trappist-1 i sobre la roda de premsa posterior de la NASA. Vos deixe el que en diu la web de la ràdio i l’enllaç on podeu trobar l’àudio. També he penjat l’enllaç a l’àudio directe. Per si em voleu escoltar.


En la secció de ciència de ‘La tarda de Barcelona’, de betevé 91.0 fm, l’Òscar Montero ens proposa examinar el comunicat de la NASA entorn de la descoberta de set exoplanetes, notícia que ha fet la volta al món. Tanmateix, no és la primera vegada que es descobreixen planetes amb possibilitat d’albergar vida. Què ha canviat aquest cop? Per què ha estat portada a gairebé tots els mitjans de comunicació? Quin paper real té la NASA en la descoberta? I Barcelona? Aportem alguna cosa en tot aquest afer? En parlem amb l’astrofísic Enric Marco.

Entrevista: Una mirada crítica des de Barcelona: NASA, ciència i Hollywood. Btv Ràdio. 3 març 2017.

Nous planetes. Descobriment de la NASA?

La descoberta de set planetes de tipus terrestre al voltant de l’estel TRAPPIST-1 ha estat la notícia científica destacada de la setmana. Tothom parla del gran treball que han fet els científics de la NASA per caracteritzar el petit sistema planetari situat a una distància de només 39 anys llum.

És això correcte? o quelcom grinyola? Perquè els astrònoms europeus ens hem quedat una mica decebuts per l’apropiació del descobriment per l’agència espacial nord-americana, NASA, que, en muntar una roda de premsa, ho ha venut com a propi, encara que, curiosament, l’equip internacional que ha descobert el nou sistema planetari està liderat per l’astrònom belga de la Universitat de Lieja, Michaël Gillon. I si repassem detalladament la llista completa de l’equip de treball no veiem cap preeminència de l’Agència espacial nord-americana. De fet, només he vist dues persones relacionades amb la NASA.

El grup de persones darrere la troballa està format per M. Gillon (Université de Liège, Liège, Belgium), A. H. M. J. Triaud (Institute of Astronomy, Cambridge, UK), B.-O. Demory (University of Bern, Bern, Switzerland; Cavendish Laboratory, Cambridge, UK), E. Jehin (Université de Liège, Liège, Belgium), E. Agol (University of Washington, Seattle, USA; NASA Astrobiology Institute’s Virtual Planetary Laboratory, Seattle, USA), K. M. Deck (California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA), S. M. Lederer (NASA Johnson Space Center, Houston, USA), J. de Wit (Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA), A. Burdanov (Université de Liège, Liège, Belgium), J. G. Ingalls (California Institute of Technology, Pasadena, California, USA), E. Bolmont (University of Namur, Namur, Belgium; Laboratoire AIM Paris-Saclay, CEA/DRF – CNRS – Univ. Paris Diderot – IRFU/SAp, Centre de Saclay, France), J. Leconte (Univ. Bordeaux, Pessac, France), S. N. Raymond (Univ. Bordeaux, Pessac, France), F. Selsis (Univ. Bordeaux, Pessac, France), M. Turbet (Sorbonne Universités, Paris, France), K. Barkaoui (Oukaimeden Observatory, Marrakesh, Morocco), A. Burgasser (University of California, San Diego, California, USA), M. R. Burleigh (University of Leicester, Leicester, UK), S. J. Carey (California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA), A. Chaushev (University of Leicester, UK), C. M. Copperwheat (Liverpool John Moores University, Liverpool, UK), L. Delrez (Université de Liège, Liège, Belgium; Cavendish Laboratory, Cambridge, UK), C. S. Fernandes (Université de Liège, Liège, Belgium), D. L. Holdsworth (University of Central Lancashire, Preston, UK), E. J. Kotze (South African Astronomical Observatory, Cape Town, South Africa), V. Van Grootel (Université de Liège, Liège, Belgium), Y. Almleaky (King Abdulaziz University, Jeddah, Saudi Arabia; King Abdullah Centre for Crescent Observations and Astronomy, Makkah Clock, Saudi Arabia), Z. Benkhaldoun (Oukaimeden Observatory, Marrakesh, Morocco), P. Magain (Université de Liège, Liège, Belgium), and D. Queloz (Cavendish Laboratory, Cambridge, UK; Astronomy Department, Geneva University, Switzerland).

Si l’anunci de la troballa del sistema planetari al voltant de TRAPPIST-1 per part de la NASA no és a causa de la implicació dels seus investigadors, caldria pensar que és per l’ús dels seus instruments astronòmics.

La col·laboració TRAPPIST (The Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope) tracta de “caçar” planetes al voltant d’estels nans roigs de poca massa amb un parell de telescopis de 60 cm propis: un ubicat a Marroc, per a l’estudi del cel de l’hemisferi nord, i un altre a Xile, per al cel de l’hemisferi sud. A més a més, com s’especifica a l’article publicat en la revista Nature (ací resum), per observar el sistema s’han utilitzat també una gran quantitat de telescopis d’observatoris d’arreu del món.

A la taula adjunta no només s’hi pot veure la llista completa dels instruments usats sinó la gran quantitat d’hores dedicades en cadascun d’ells per a observar els trànsits dels planetes davant de l’estrella. I és que fer un gran descobriment és costós de mena.

Així l’equip ha utilitzat els telescopis i instruments terrestres següents: TRAPPIST–South situat a l’Observatori de La Silla de l’ESO a Xile,  TRAPPIST–North a Marroc, el telescopi robòtic de 2 metres Liverpool i el telescopi de 4.2 metres William Herschel  situats a l’Observatori del Roque de los Muchachos de La Palma, Canàries, el telescopi de 3.8 metres UKIRT a Hawaii, el telescopi d’1 metre SAAO a Sud-Àfrica, i, finalment la càmera infraroja HAWK-I en el  Very Large Telescope d’ESO en Xile.

Però què és això de l’ESO? L’Observatori Europeu Austral (ESO) és l’organització intergovernamental de ciència i tecnologia de major importància en astronomia dedicada a l’observació del cel en l’hemisferi sud. ESO opera en tres llocs, únics per la seua qualitat, ubicats al desert d’Atacama xilè: La Silla, Paranal i Chajnantor. El Very Large Telescope, situat a Paranal i utilitzat per la col·laboració TRAPPIST, és un conjunt de quatre telescopis amb un espill primari de 8,2 metres de diàmetre cadascun i és un dels equips astronòmics més avançats del món.

El mes de maig passat l’equip publicà els primers resultats sobre l’estel TRAPPIST-1. S’havien descobert tres planetes al voltant de l’estel. Dos dels planetes, TRAPPIST-1b i TRAPPIST-1c, eren segurs. Tanmateix, respecte al tercer planeta, TRAPPIST-1c, hi havia dubtes, ja que només van poder veure dos senyals del suposat objecte.

Així que, per assegurar-se, van demanar poder utilitzar el Spitzer Space Telescope, un telescopi espacial especialitzat en observar en la banda de l’infraroig. Durant 20 dies consecutius varen poder observar el sistema TRAPPIST-1. I sota l’aparença d’un únic planeta se n’amagaven quatre, més un altre cinqué probable.

Així que, la instrumentació que la NASA deixà utilitzar a l’equip va ser essencial per al descobriment final però, de la mateixa manera, caldria també agrair la col·laboració d’altres organitzacions. L’ESO, per exemple, també va celebrar la troballa amb una nota de premsa que ha passat desapercebuda. De fet, s’han usat TRAPPIST-South i VLT, des d’instal·lacions a Xile pertanyents a ESO.

No hagués estat més productiu fer la roda de premsa conjunta NASA/ESO? A més a més, donat que TRAPPIST és una col·laboració internacional ben reeixida on treballen plegats astrònoms europeus, musulmans, africans i nord-americans, donar-li més presència a la roda de premsa en aquests moments de l’era Trump hagués estat molt potent.

Imatges:

1.- Moment de la conferència de premsa de la NASA.
2.- Liverpool Telescope, a l’Observatori del Roque de los Muchachos, La Palma, Canàries. Dr Robert Smith, Liverpool John Moores University.
3.- Taula amb els telescopis utilitzats en el descobriment. Nature.
4.-Vista aèria de la plataforma d’observació en el cim del Cerro Paranal, amb els quatre recintes per als telescopis de 8,2 metres de la unitat (UTS) i diverses instal·lacions per a l’interferòmetre del VLT (VLTI). ESO.
5.- Vista aèria del telescopi espacial infraroig Spitzer. NASA.

Descoberts set planetes de grandària terrestre en una estrella pròxima

L’expectació era gran aquest vespre per l’anunciada conferència de premsa de la NASA. Ja sabíem que l’anunci estaria relacionat amb els exoplanetes, planetes situats més enllà del sistema solar. De fet, un dels objectius de l’astronomia del segle XXI és la detecció de planetes tipus Terra. I amb puntualitat, a les 19 h. s’ha donat la gran notícia: el descobriment de set planetes d’una grandària similar al nostre i que giren al voltant de l’estel TRAPPIST-1. La troballa d’aquest sistema de set mons rocosos, tots ells amb possibilitats d’aigua en la superfície, és un pas endavant molt important per la recerca de vida fora de la Terra. El descobriment s’ha publicat en la revista Nature (ací resum).

L’estel TRAPPIST-1 es troba a uns 39 anys llum de distància i la podem trobar a la constel·lació d’Aquarius. És un nan roig, estel que es caracteritza per tindre molt poca massa. Com a conseqüència d’això, en aquests tipus d’estels el ritme de crema de l’hidrogen en el nucli estel·lar és tan lent que s’estima que poden durar més que tota la història de l’univers. Són bastant fredes ja que la temperatura superficial no arriba als 4000 K.

Com ja vaig contar en el cas de Proxima Centauri, també nan roig, i el planeta descobert al seu voltant, un estel tan dèbil i fred presenta molt prop seu la zona d’habitabilitat, regió al voltant de l’estel on l’aigua es pot mantindre líquida. I, de fet, tres dels planetes descoberts cauen dintre d’aquesta zona privilegiada. La vida, tal com la coneixem, necessita aigua líquida per mantenir-se i, aquesta zona és un bon lloc on començar a buscar vida fora de la Terra.

L’equip internacional que ha descobert el nou sistema planetari està liderat per l’astrònom de la Universitat de Lieja (Bèlgica), Michaël Gillon. Des de fa uns anys el seu grup s’ha dedicat a buscar planetes al voltant d’estel nans roigs de poca massa. De fet, aquests estels han estat sistemàticament ignorats ja que la missió Kepler de la NASA, dedicada a buscar exoplanetes, només apunta a estels semblants al Sol, molt més calents.

Aquest astrònom porta endavant la col·laboració TRAPPIST (The Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope) que tracta de “caçar” planetes amb un parell de telescopis de 60 cm: un en Marroc, per a l’estudi del cel de l’hemisferi nord i altre en Xile, per al cel de l’hemisferi sud. Per trobar els possibles planetes al voltant d’un estel s’usa el mètode dels trànsits: observar la lleu baixada de lluminositat (menor d’1%)  que produeix el pas d’un planeta per davant del seu estel.

El mes de maig passat l’equip publicà els resultats d’una campanya d’observació sobre l’estel anomenada TRAPPIST-1. S’havien descobert tres planetes al voltant de l’estel. Dos dels planetes, TRAPPIST-1b i TRAPPIST-1c, eren segurs. Tanmateix, respecte al tercer planeta, TRAPPIST-1c, hi havia dubtes, ja que només van poder veure dos senyals del suposat objecte.

Així que, per assegurar-se, van demanar poder utilitzar el Spitzer Space Telescope, un telescopi espacial especialitzat en observar en la banda de l’infraroig. Cal recordar que la dèbil estrella brilla més en aquestes longituds d’ona. Durant 20 dies consecutius varen poder observar el sistema TRAPPIST-1 per caracteritzar finalment el fugitiu planeta. El resultat, però, no va ser el que s’esperava. Realment, sota l’aparença d’un únic planeta se n’amagaven quatre, amb períodes orbitals d’uns 4, 6, 9 i 12 dies. A més, Spitzer va revelar el senyal dèbil d’un altre planeta addicional TRAPPIST-1h. Hi havia, per tant, almenys set planetes al voltant de l’estel.

Comparació del sistema TRAPPIST-1 i el sistema solar interior.

La proximitat dels valors dels períodes orbitals dels sis primers planetes a divisions de nombres enters petits (8/5, 5/3, 3/2, 3/2 i 4/3, respectivament) ens indica que les òrbites dels planetes són ressonants i que, segurament, els planetes es formaren més lluny del seu estel del que estan ara i que posteriorment migraren a les posicions actuals. A més a més, les mesures precises de Spitzer demostren que els planetes interactuen entre ells, i, a més, en estar tan prop de l’estel, hi poden estar lligats per efectes de marea, mostrant-li sempre la mateixa cara, tal com passa amb la Lluna respecte de la Terra. Tindrien d’aquesta manera una rotació síncrona: el període de rotació i de translació de cada planeta serien iguals. Per tant cada cara dels planetes té dia/nit perpetua. Això determinarà el clima d’aquests cossos ja que presentaran vents intensos que bufen de l’hemisferi diürn al nocturn.

En principi la presència d’aigua líquida en el sistema planetari seria possible només per als planetes e, f, g que es troben ben endins de la zona habitable del sistema. Tanmateix els autors de l’article afirmen que la rotació síncrona de tots els planetes seria la causa d’altres configuracions no previstes, com ara l’existència de planetes amb superfícies totalment congelades, amb oceans interiors en la part nocturna, mentre la part diürna, més càlida, tindria una superfície lliure de gels. La possibilitat de vida en aquest tipus de planetes ha estat estudiada. El vídeo mostra una visió artística del possible aspecte d’aquests planetes.

La troballa és realment extraordinària. L’astrofísica  Elisa Quintana, del Goddard Space Flight Center de la NASA i membre de l’equip TRAPPIST comenta: “Tindre aquest sistema de set planetes és realment increïble. Us podeu imaginar la quantitat d’estrelles properes que podrien albergar munts i munts de planetes”

Aquest sistema és un laboratori excel·lent per estudiar l’evolució dels petits planetes com el nostre. A més a més, les seues atmosferes podran ser analitzades fàcilment pels futurs grans telescopis en construcció com l’E-ELT o pel James Webb Space Telescope. Buscar, i potser trobar, traces de vida a través de gasos bio-marcadors com el metà, l’ozó o d’altres serà un repte per a la pròxima dècada.

De tots els mons que hem vist en la ciència ficció, aquests són encara més extraordinaris“, diu Hannah Wakeford, un científic que treballa en exoplanetes a Goddard.

Imatges:

1.- Representació artística dels set planetes descoberts. NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, T. Pyle (IPAC).
2.- Els set planetes al voltant de TRAPPIST-1 tal com es veurien des de la Terra amb un telescopi hipotètic de gran potència. NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC).
3.-  Com seria veure el cel des de la superfície del planeta TRAPPIST-1f. En estar el planeta ancorat per les marees a l’estel, la cara nocturna estarà congelada mentre que la cara diürna tindria aigua líquida. NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (IPAC).
4.- Observacions infraroges del  Spitzer Space Telescope del sistema de set planetes que orbiten l’estel TRAPPIST-1. Es veu el canvi de lluminositat quan el planeta passa per davant de l’estel. Aquestes observacions varen permetre determinar molt precisament la grandària, distància a l’estel, la massa i la densitat dels planetes. NASA/JPL-Caltech/M. Gillon (Univ. of Liège, Belgium).
5.- Comparació del sistema de TRAPPIST amb el sistema solar interior. NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, T. Pyle (IPAC).
6.- Comparació de les zones habitables del sistema de TRAPPIST amb el sistema solar interior. NASA//JPL-Caltech.
7.- TRAPPIST-1 Planets – Flyaround Animation. NASA/JPL-Caltech.

Planetes i ciència ficció a Conca

Cuenca01

De vegades reps un petit regal sense esperar-ho. Com el que m’ha tocat fa uns dies en visitar el petit però ben complet Museo de las Ciencias de Castilla-La Mancha situat a Conca. Convidat per José María Sánchez Martínez d’AstroCuenca, i responsable de l’Àrea d’Astronomia del Museu, vaig participar en el tradicional Ciclo de Conferencias AstroCuenca que ja va per la sisena edició.

El visitar la ciutat castellana sempre és interessant i, des que posaren en marxa l’AVE a Madrid només està a 55 minuts de València. S’ho val anar-hi per explorar el Museu de la Ciència inaugurat fa uns anys. L’astronomia, l’astronàutica, la biologia, la tecnologia són les àrees principals d’aquesta instal·lació de divulgació científica. També disposa d’una àrea de paleontologia on es destaquen els rics jaciments de fòssils conquesos però l’obertura pròxima del nou museu paleontològic mourà aquests materials a les noves instal·lacions.

Cuenca02L’associació d’aficionats a l’astronomia AstroCuenca organitza des de fa ja 6 anys un cicle de conferències amb diversos experts en diferents temes astronòmics i, enguany han tingut la deferència de pensar en mi.

Amb la xerrada Planetas extrasolares: de Star Wars a Interstellar. ¿Realidad o ficción? vaig tractar d’explicar els avenços en el coneixements sobre planetes descoberts fóra del sistema solar amb l’ajut de les ficcions planetàries més o menys realistes de las pel·lícules de la ciència ficció.

VI_Ciclo_Conferencias_AstroCuencaVaig detallar els sofisticats mètodes de detecció que ens han permès de conèixer les principals característiques dels nous planetes i vaig enumerar les condicions per albergar vida tal com la coneixem. Però d’altra banda, a través dels films de ciència ficció, tenim en ment planetes de molt diversa tipologia: Tatoine a Star Wars, Pandora a Avatar, el planeta de Mann a Interstellar, etc. A la llum del que actualment sabem dels exoplanetes, podem preguntar-nos si aquests planetes ficticis són realistes o bé són inversemblants, perquè només són possibles en la imaginació dels guionisCuenca03tes. Vàrem repassar algunes escenes de films ben coneguts i veiérem que en alguns d’ells els mons que ens proposen són ben reals.

Fotos: Diversos moments de la visita i xarrada. Enric Marco.

El planeta veí Proxima b és ben real

Artist's impression of the planet orbiting Proxima Centauri (annDoncs sí. Els remors del descobriment d’un planeta al voltant de l’estel més pròxim, i que circulaven des de fa una setmana per la xarxa, han resultat ser certs.

Avui s’ha anunciat oficialment a la revista Nature (article original ací) que l’estel Proxima Centauri, l’estel més pròxim a la Terra, té un planeta al seu voltant. L’objecte, de nom Proxima b, ha estat descobert per un equip internacional d’astrònoms liderats pel català Guillem Anglada-Escudé, primer autor de l´article i investigador de la Universitat Queen Mary de Londres.

La troballa estaria relacionada amb el projecte Pale Red Dot, una iniciativa destinada a trobar planetes extrasolars al voltant de Pròxima Centauri.  Ha estat el resultat de 16 anys de mesures utilitzant diversos instruments i telescopis del Observatori Europeu Austral situats a Xile com ara  l’espectrograf HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) del telescopi de 3,6 metres de La Silla i l’espectrograf UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) del telescopio VLT i amb l’ús de la tècnica de la velocitat radial. L’estel Proxima Centauri es mou de manera quasi imperceptible, però detectable per aquests sofisticats instruments, sota l’atracció gravitatòria del planeta. L’anàlisi estadística per demostrar que el senyal és real, i no un fals positiu, és realment important con es pot veure al final de l’article.


(Aquest vídeo conté un error. En el moment 0:54 l’animació representa el mètode de la velocitat radial de manera incorrecta. Punxant sobre aquesta línia podreu veure la representació correcta. Nota de Nature. 25 d’agost 2016).

Proxima b és, podem afirmar-ho per tant, un planeta real amb una massa mínima de 1,27 masses terrestres (un 27% més massiu que la Terra), un període orbital d’11,186 dies (el seu any dura uns 11,2 dies) i situat a un 7,5 milions de quilòmetres de la seua estrella, el nan roig Proxima Centauri.

En comparació, Mercuri gira al voltant del Sol en 88 dies.

proxima-centauri-habitable-zone

Semblen molt pocs dies per a un planeta interessant des del punt de vista biològic, però cal recordar que el nou planeta gira al voltant d’un nan roig,  molt més petit que el Sol i, per tant, també més fred. Així que Proxima b orbita en la zona habitable de la seua estrella. La zona habitable es defineix com el rang de distàncies a una estrella, on no fa ni massa fred ni massa calor i que, en conseqüència, un planeta situat en aquesta zona puga mantindre aigua líquida en la superfície, tot esperant l’existència d’una atmosfera. Aquesta definició ve a ser una manera burda, i de moment única, de classificar planetes amb possibilitat d’albergar vida tal com la coneixem, encara que siga microscòpica.

Deteccio-Proxima-bAquest no és el primer planeta extrasolar habitable de tipus terrestre que es detecta però sí “el potencial anàleg de la Terra més pròxim”, comenta Guillem Anglada-Escudé a la Vanguardia.

També s’han realitzat estudis fotomètrics tot tractant de detectar un trànsit del planeta sobre l’estrella, de la mateixa forma com fa la missió Kepler. Si una estrella té un planeta i aquest passa per davant del disc estel·lar vist des de la Terra, el que s’anomena un trànsit, es produirà una petita baixada de la seua brillantor. L’observació fotomètrica de Proxima Centauri no ha descobert cap baixada significativa de brillantor. No ha trànsits, sembla.

RV_curve-600x201Una llàstima. No es pot tindre tot. El pas de Proxima b sobre el disc de Proxima Centauri haguera estat essencial per determinar el diàmetre del planeta i la possible existència d’una atmosfera. En no conéixer el diàmetre no podem dir res de moment sobre la seua densitat. Tanmateix altres estudis suggereixen que Proxima b seria un planeta rocós.

També sembla que podria existir algun altre planeta amb un període al voltant de 80 dies però l’anàlisi estadística no és concloent.

Respecte a l’habitabilitat del planeta descobert cal tenir en compte que l’estrella Proxima Centauri emet gran quantitat de radiació ultraviolada i radiació X que pot ser unes 400 vegades la que rep la Terra del Sol. Sense la presència d’un fort camp magnètic que el protegesca, malgrat trobar-se en la zona d’habitabilitat, el planeta tindrà moltes dificultats per mantindre una biosfera. A la pàgina web del projecte s’hi pot trobar un extens informe en català sobre l’interessant problema de l’habitabilitat de Proxima b.

ATT00001webCom ja he dit a la Vanguardia que m’han preguntat sobre el descobriment:

Després del descobriment de les ones gravitatòries, aquesta és la notícia astronòmica de l’any“, subratlla Enric Marco, astrònom de la Universitat de València que no ha participat en l’estudi. L’expert assegura que la troballa marcarà l’agenda de l’astronomia i l’astrobiologia dels propers anys.

Així doncs, d’aquest petit planeta que gira al voltant de la nostra petita veïna estel·lar Proxima Centauri en parlarem molt en els pròxims anys.

Més informació: El día que la humanidad descubrió un planeta habitable alrededor de la estrella más cercana. ¡Hola, Próxima b!. Eureka.

Imatges:

1.- Imatge artística d’una vista de la superfície del planeta Proxima b que orbita l’estel nan vermell Proxima Centauri, l’estel més proper al Sistema Solar. L’estrella doble Alfa Centauri AB també apareix en la imatge. Pale Red Dot.
2.- Comparació de la zona d’habitabilitat del Sistema Solar i de la del sistema de Proxima Centauri. Pale Red Dot.
3.- Periodograma dels desplaçaments Doppler on es veu el pic en el període d’11,2 dies. FAP és l’acrònim de la funció estadística Probabilitat de Falsa Alarma, és a dir, la probabilitat que el senyal observat siga fals. En la gràfica es veu com és d’insignificant. De l’article.
4.- Moviment de Propera Centauri apropant-se i allunyant-se de la Terra. A vegades Propera Centauri s’està acostant a la Terra a uns 5 quilòmetres per hora – el ritme normal de la marxa humana – i , d’altres retrocedeix a la mateix velocitat. Aquest patró regular de canvi de velocitats radials es repeteix amb un període de 11,2 dies. Una anàlisi acurada dels petits desplaçaments Doppler resultants indiquen la presència d’un planeta amb una massa d’almenys 1,3 vegades la de la Terra, en òrbita a uns 7,5 milions de quilòmetres de Proxima Centauri. Pale Red Dot.
5.- Vista artística de Proxima b des de l’espai. Ricardo Ramirez, Nature.

Un exoplaneta a la cantonada?

PaleRedDot-480px

En astronomia sembla que últimament no saben guardar els secrets. Segons contà la revista alemanya Siegel el passat 16 d’agost, els astrònoms del consorci de l’Observatori Europeu Austral estan a punt de revelar l’existència d’un suposat planeta al voltant de Pròxima Centauri, l’estrella més pròxima al nostre sistema solar. L’estrella, situada a uns 4,2 anys llum de distància i pertanyent a la constel·lació del Centaure, és observable més fàcilment des del hemisferi sud.

És norma de la ciència no divulgar cap descobriment abans que estiguen publicats els resultats en una revista científica havent passat els rigorosos controls de revisió. Però algú se n’ha anat de la llengua i la revista Spiegel assegura que el descobriment es farà públic a final de mes. Caldrà esperar, doncs, per veure que hi ha de cert en tot això.

Si tot això es confirma finalment, el fet seria extraordinari, quasi comparable a l’anunci de l’existència de les ones gravitatòries el passat febrer.

640px-New_shot_of_Proxima_Centauri,_our_nearest_neighbourPròxima Centauri comparteix moviment al cel amb la parella d’estrelles Alfa Centauri A i Alfa Centauri B que formen un sistema doble. La nostra estrella es troba separada de les altres dues a uns 2º de distància en el cel (quatre vegades el diàmetre de la Lluna plena) i, per això, no és clar si hi està en òrbita al seu voltant o si senzillament comparteix el moviment i la situació propera a l’espai és a causa del fet que les tres estrelles es van originar en el mateix cúmul estel·lar fa milers de milions d’anys.

Pròxima Centauri és un estel nan roig molt més petit que el nostre Sol. Té només un poc més del 10% de la massa d’aquest i 10% del seu radi mentre que l’edat és semblant a la de la nostra estrella.

Daniel Marín, en el seu magnífic blog Eureka, ens revela com podria ser el planeta suposadament descobert. Sembla que la troballa estaria relacionada amb el projecte Pale Red Dot, una iniciativa destinada a trobar planetes extrasolars al voltant de Pròxima Centauri utilitzant diversos telescopis i amb l’ús de la tècnica de la velocitat radial.

640px-PIA18003-NASA-WISE-StarsNearSun-20140425-2Els astrònoms del Pale Red Dot han estat donant pistes els darrers mesos de com seria el suposat planeta al voltant de Pròxima Centauri. El període orbital del planeta, el seu “any”, seria només d’unes desenes de dies. En comparació, Mercuri gira al voltant del Sol en 88 dies.

Semblen molt pocs dies per a un planeta interessant des del punt de vista biològic, però cal recordar que el suposat nou planeta giraria al voltant d’un nan roig, que com he dit abans és molt més petit que el Sol i, per tant, també més fred. Així que el planeta podria estar perfectament orbitant en la zona habitable de la seua estrella. La zona habitable es defineix com el rang de distàncies des d’una estrella on l’aigua líquida podria acumular-se en la superfície d’un planeta en òrbita i ve a ser una manera burda, i de moment única, de classificar planetes amb possibilitat d’albergar vida, encara que siga microscòpica.

Si l’existència del planeta es confirma en els pròxims dies, aquest serà segurament un planeta tipus terrestre, donada la proximitat a l’estrella i que les observacions antigues de l’estel descarten planetes més grans de 3 masses terrestres en la zona habitable.

Bé, caldrà esperar. Si tot això és veritat i no una serp d’estiu tindrem un gran descobriment científic. Un planeta a la cantonada, segurament el punt màxim d’atenció del futur telescopi espacial James Webb que es llançarà a l’espai el 2018. Amb un planeta tan pròxim si que es podria estudiar “fàcilment” la seua atmosfera i alimentaria la recerca de traçadors biològics per esbrinar l’existència de vida extraterrestre.

I que contents estaran els impulsors del projecte ‘Starshot‘, que tant vaig criticar fa uns mesos i del qual Vilaweb se’n va fer ressò.

Esperem uns dies per veure si tot es confirma o només són “bufes de pato“.

Imatges:

1.- Projecte Pale Red Dot.
2.- Imatge de Proxima Centauri. Hubble Telescope. NASA. Wikimedia Commons.
3.- Veïnatge del Sol. A part del sistema Alfa Centari i Pròxima Centauri també s’hi veuen els fa pocs descoberts, el sistema binari de nans marrons WISE 1049-5319 i el nan marró solitari and WISE J085510.83-071442.5. La famosa estrella Barnard té es troba entre els veïns solars. NASA.

Planetes de pel·lícula a Requena

Requena01Acaba el curs acadèmic i la Universitat ha clos també els cursos d’Unisocietat, destinada a les persones majors (> 30 anys) amb inquietud per aprendre i motivació per la cultura.

Dijous, 23 de juny, vespra de Sant Joan, a la seu de Requena, la Plana d’Utiel, després de la presentació del curs d’UNISOCIETAT 2016/2017 per part del Cap d’Iniciatives Ángel Morales, del tècnic Antonio Briz i de l’alcalde Mario Sánchez, vaig tindre el plaer de compartir una estona amb aquests estudiants tan especials  per parlar d’astronomia des d’una vessant un mica diferent. La xarrada es va centrar en la realitat o ficció dels planetes extrasolars des d’una òptica cinematogràfica.

Planetas-extrasolares-RequenaDes de la descoberta de l’existència d’un planeta al voltant de l’estel 51 Pegasi l’any 1995, sabem que els planetes del nostre sistema solar no són únics a l’Univers. La utilització de noves tècniques d’anàlisi des de la superfície de la Terra, i sobretot la missió Kepler, han permès descobrir milers de nous planetes en la nostra galàxia. Ara ja sabem que segurament cada estrella del cel va acompanyada d’un o de diversos cossos que giren al seu voltant. Com són els nous exoplanetes? La majoria són gegants gasosos com Júpiter, d’altres estan coberts d’aigua o són cossos rocosos calents, i, fins i tot, uns pocs s’assemblen molt a la Terra.

Requena02En la xarrada vaig explicar els sofisticats mètodes de detecció que ens han permès de conèixer les principals característiques dels nous planetes i vaig enumerar les condicions per albergar vida tal com la coneixem. Però d’altra banda, a través dels films de ciència ficció, tenim en ment planetes de molt diversa tipologia: Tatoine a Star Wars, Pandora a Avatar, el planeta de Mann a Interstellar, etc. A la llum del que actualment sabem dels exoplanetes, podem preguntar-nos si aquests planetes ficticis són realistes o bé són inversemblants, perquè només són possibles en la imaginació dels guionistes. Vàrem repassar algunes escenes de films ben coneguts i veiérem que en alguns d’ells els mons que ens proposen són ben reals.

Requena03