Pols d'estels

Amb prou feines ens fem la idea de les immenses grandàries de l’Univers. Per començar el viatge a les estrelles més pròximes està fora, de moment, de l’abast de la tecnologia humana. Però, com podem mesurar la distància a aquests objectes tan llunyans?

El mètode tradicional per als objectes “relativament” propers (Lluna, Sol, planetes, estels pròxims) ha estat l’ús de les tècniques de la paral·laxi. Bàsicament és l’observació d’un objecte llunyà vist des de dos punts de vista diferents. En veure aquest objecte des des llocs separats, aquest es veu en posicions diferents respecte als objectes que estan molt més allunyats. De fet és el que fem habitualment en la nostra visió binocular, amb dos ulls, que ens permet veure en 3 dimensions, i calcular intuïtivament la distància als objectes.

Des de la Terra, els astrònoms han utilitzat aquesta tècnica des del segle XIX. Evidentment, quan més gran siga la separació dels dos punts d’observació, l’anomenada línia base, més gran serà l’angle de separació de l’objecte respecte al fons llunyà d’estels. I una vegada mesurat l’angle i coneguda la línia base, un senzill record a les oblidades formules de la trigonometria ens donarà la distància a l’estel desitjat. És evident que la línia base més gran que es pot obtindre és la formada entre  les dues posicions de la Terra separades 6 mesos, com es veu a la figura adjunta. És a dir, només una separació d’uns 300 milions de quilòmetres.

Actualment, però, l’exploració espacial ens permet continuar jugant amb aquesta tècnica. Tenim naus automàtiques per tot el sistema solar que ens permeten ampliar la línia base. La nau més llunyana, amb càmeres operatives, és la New Horizons. La nau que sobrevolà Plutó el 2015 i l’objecte Arrokoth (abans Ultima Thule) es troba actualment a 46,81 unitats astronòmiques, uns 7000 milions de quilòmetres. Una bona línia de base!

Així que la setmana passada, el 22 i 23 d’abril, New Horizons girà les càmeres cap als estels pròxims Proxima Centauri i Wolf 359 mentre centenars d’observadors terrestres, tan professionals com aficionats, observaven els mateixos objectes amb els seus telescopis. Aquesta observació simultània es va poder fer des d’indrets on era de nit i els estels estaven per damunt de l’horitzó, la zona del Pacífic i Amèrica i l’hemisferi sud. Els europeus no vàrem tindre sort aquesta vegada. Fins i tots a casa nostra els núvols ens acompanyaren com fan des que el virus aquest ens manté confinats a casa. Tanmateix les observacions poden continuar aquesta setmana encara que no seran tan precises.

Brian May, l’antic guitarrista de The Queen, i actualment un astrofísic que treballa en l’equip de New Horizons, l’investigador principal del qual és Alan Stern, és qui s’ha encarregat de coordinar les observacions.

Evidentment ja coneixem la distància a aquests estels. Però l’experiència servirà per motivar els astrònoms terrestres, sobre tot els aficionats, a usar els telescopis per fer una veritable mesura directa per paral·laxi d’uns estels. A més a més aquestes mesures seran molt útils per posar en marxa nous mètodes que poden proporcionar una navegació de les naus espacials menys precisa, però autònoma de les dades que es proporcionen des del control terrestre. En el Sistema Solar les imatges òptiques dels objectes celestes són usades per missions planetàries robòtiques però no s’han utilitzat mai per establir la trajectòria d’una nau espacial que s’escapa del Sistema Solar com ara les Voyager o la New Horizons mateixa.

Pasada l’observació conjunta Terra-New Horizons, ara s’està en la fase de recol·lecció de les dades. En unes setmanes sabrem la distància que caldrà superar si alguna vegada la humanitat viatja a l’estrella més pròxima, Proxima Centauri.

Imatges:

1.- Paral·laxi de Proxima Centauri des de New Horizons. Pete Marenfeld, NSF’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory.
2.- Paral·laxi. Wikipedia Commons.
3.- Amb la càmera Long Range Reconnaissance Imager (LORRI), New Horizons ha observat Plutó i l’objecte del cinturó de Kuiper Arrokoth. Laboratori de Física Aplicada de la Universitat de la NASA / Johns Hopkins / Southwest Research Institute.
4.- La zona del cel on s’observa Proxima Centauri, vist des de Sydney, Austràlia. Stellarium.

Doncs 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.

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.

Aquest 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.

Una 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.

Com 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.

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.

Pròxima 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.

Els 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.