Pols d'estels

Vilaweb publicava fa uns dies un llarg reportatge sobre la descoberta d’un planeta al voltant de l‘estel de Barnard, un estel pròxim ben conegut pels astrònoms pel seu ràpid moviment propi al cel. Donat que l’article de Josep Casulleras Nualart està molt bé, vos el pose per al que el pugueu llegir també per ací.

---

Investigadors catalans descobreixen una superterra freda orbitant l’estrella de Barnard
La investigació es publica avui a la prestigiosa revista Nature

Un grup internacional d’astrònoms encapçalat per Ignasi Ribas, investigador de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya i l’Institut de Ciències Espacials, ha descobert un planeta candidat a tenir les condicions perquè hi hagi vida fora del nostre sistema solar. És un planeta amb una massa tres vegades més gran que la de la Terra i que orbita una estrella de Barnard, una nana roja, més antiga que el nostre Sol, que és de les més pròximes a nosaltres, a només sis anys llum. Després de més de dues dècades seguint els moviments d’aquesta estrella, els astrònoms han situat aquesta superterra a prop de l’anomenada ‘línia de gel’, és a dir, la distància respecte de l’estrella a partir de la qual l’aigua que hi pogués haver estaria congelada. La seva òrbita és de 233 dies. Aquest descobriment serà publicat demà a la revista Nature.

Des del 1997, diferents instruments han recollit una gran quantitat de mesures del moviment subtil que anaven detectant en aquesta estrella. El 2015, una anàlisi de totes aquestes dades va suggerir que el moviment podria ser causat per un planeta amb una òrbita d’uns 230 dies, però calia aconseguir moltes més mesures que confirmessin aquesta hipòtesi. Per això, els astrònoms van observar de manera regular l’estrella de Barnard, amb espectòmetres d’una gran precisió, com el Carmenes, situat a l’Observatori de Calar Alto, a Espanya. Aquesta tècnica consisteix a utilitzar l’efecte Doppler de la llum de l’estrella per a mesurar com varia la velocitat d’un objecte amb el temps. ‘Per a l’anàlisi, vam fer servir observacions de set instruments diferents durant 20 anys. El resultat d’aquest esforç és un dels conjunts de dades més gran i exhaustiu mai assolit per a estudis precisos de velocitat radial, que ha acumulat en total més de set-centes observacions’, explica Ignasi Ribas.

Una vegada analitzades novament totes les dades, combinant les velles i les noves, va tornar a aparèixer un senyal que indicava un objecte que orbitava l’estrella amb un període de 233 dies. ‘Després d’una anàlisi acurada, estem segurs al 99% que el planeta és real, perquè és l’explicació que encaixa més bé amb les nostres observacions. Però hem de ser prudents, perquè les variacions naturals de la brillantor de l’estrella degudes a les taques estel·lars o a cicles d’activitat podrien produir efectes similars als detectats’, afegeix l’investigador manresà.

El planeta, amb una massa tres vegades la de la Terra, es mou a una distància respecte de la seva estrella que podria fer que tingués les condicions perquè hi hagués vida. És ben bé al límit de la línia de gel, cosa que vol dir que, si no tingués atmosfera, la seva temperatura podria arribar als -150 graus centígrads. Això faria improbable que pogués tenir aigua líquida a la superfície. Però les característiques i la situació el fan un excel·lent objectiu perquè la pròxima generació de telescopis el continuï observant.

Guillem Anglada-Escudé, investigador de la Queen Mary University de Londres i un dels principals investigadors d’aquest projecte, explica que aquest descobriment també ha estat possible gràcies a la col·laboració amb el projecte RedDots, gràcies al qual es va descobrir el 2016 el planeta Proxima b, l’exoplaneta habitable més pròxim a la Terra.

Participació de l’Observatori Astronòmic del Montsec
La participació catalana en aquesta investigació no s’acaba pas aquí. El telescopi Joan Oró, situat a l’Observatori Astronòmic del Montsec, a Sant Esteve de la Sarga, i gestionat per l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, és un dels equipaments que ha participat en la descoberta. ‘Ha proporcionat mesures fotomètriques de l’estrella de Barnard gairebé cada nit durant més de cinc mesos. Aquest seguiment, que s’ha fet de manera coordinada des de diversos telescopis, ha permès de descartar que el senyal trobat fos originat per la pròpia estrella i confirmar, d’aquesta manera, que era un nou planeta’, explica Ribas.

Article original:
Investigadors catalans descobreixen una superterra freda orbitant l’estrella de Barnard

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.

La possible existència d’un nou planeta situat més enllà de Plutó, en les afores fredes del Cinturó de Kuiper, ha revolucionat els astrònoms planetaris. Tanmateix el treball de Batygin i Brown, de la Universitat Tecnològica de Califòrnia, CalTech, publicat aquesta setmana a Astrophysical Journal, només pressuposa l’existència d’un cos tan gran com Neptú i d’unes 10 masses terrestres per explicar l’estranya òrbita de sis cossos transneptunians. Per demostrar que el cos existeix realment, caldrà fer encara molta feina.

Més enllà de Neptú s’estén el reialme dels cossos petits i gelats, residus de la formació del sistema solar. És l’anomenat Cinturó de Kuiper que acull objectes situat entre els 30 i 50 vegades la distància Terra-Sol (anomenada unitat astronòmica). L’objecte més gran que coneixem per ara és el planeta nan Plutó. També s’hi troba Eris, descobert l’any 2005 pel mateix Brown que ara proposa el nou cos. El descobriment d’Eris, i posteriorment d’altres cosos com Makemake, va fer que la Unió Astronòmica Internacional redefinira el concepte de planeta l’any 2006 i degradara Plutó i Eris a l’estatus de planetes nans. El descobriment d’Eris, per tant, va propiciar la caiguda en desgràcia de Plutó. El mateix Brown, socarró, en fa conya i ha adoptat l’usuari de Twitter @plutokiller.

Sis dels objectes del Cinturó de Kuiper mostren unes òrbites molt allargassades (molta excentricitat orbital) però, allò que més sobta els astrònoms és que el seu periheli, el punt de màxima aproximació al Sol, de tots ells es troba en la mateixa zona del cel. Aquesta coincidència de les òrbites no es gens casual i s’ha tractat d’explicar de diverses formes. Per exemple, el pas casual del sistema solar per les proximitats  d’una altra estrella podria ser la causa d’aquesta configu- ració tan estranya dels cossos però els efectes de la trobada estel·lar es notarien també en el sistema solar intern on s’hi troba la Terra. I les mesures acurades de les òrbites dels planetes interiors no mostren cap senyal estranya i no explicada.

Davant de la falta d’hipòtesis concloents, Batygin i Brown han proposat l’existència d’una superTerra d’unes 10 masses terrestres, amb una òrbita no circular, sinó excèntrica, que seria la responsable de modular el moviment d’aquests sis cossos. Entre aquests cossos podem trobar els objectes 2012VP113 i Sedna, que tenen òrbites tan allargassades que possiblement siguen membres del núvol d’Oort, l’immens núvol de cossos gelats que envolta tots els planetes i el Cinturó de Kuiper.

Els moviments dels sis objectes i de la possible superTerra es trobarien coordinats. Quan els petits cossos gelats es trobaren prop del periheli, el planeta hipotètic es trobaria en el seu punt més allunyat del Sol, de manera que mai es trobarien.

El suposat planeta número 9 del sistema solar és, per tant, una hipòtesi de treball i caldrà descobrir-lo observacionalment. Tanmateix els astrònoms estan acostumats a aventurar l’existència d’objectes planetaris de manera teòrica per a tractar d’explicar anomalies gravitatòries per a després descobrir-los realment. Aquesta és la gràcia de la llei de gravitació universal de Newton. La mecànica celeste és una ciència predictiva.

L’existència del planeta Neptú, per exemple, va ser predita l’any 1846 per l’astrònom francés Urbain Le Verrier per explicar les anomalies observades en el moviment d’Urà. Amb la predicció, l’astrònom alemany Johann Gottfried Galle va ser capaç de trobar-lo al cel el 23 de setembre de 1846 a només 1º de la posició calculada.

Si la superTerra existeix finalment, Batygin i Brown comenten que hauria d’existir també una nova població d’objectes del Cinturó de Kuiper encara desconeguda. Uns objectes que amb òrbites molt excèntriques es mogueren en òrbites perpendiculars a les òrbites dels sis cossos de l’estudi. Si aquests nous objectes són descoberts finalment es reforçaria molt la hipòtesi de la superTerra.

Aquests són, però, indicis indirectes. El que realment interessa ara és l’observació directa de l’objecte, si realment existeix. La suposada superTerra es troba tan lluny que la seua brillantor serà molt feble. Potser els telescopis infrarojos en òrbita com el WISE podrien captar la dèbil escalfor que emeta.

I si finalment Michael E. Brown té raó i la superTerra és un membre real del sistema solar, podrà finalment dir que ha descobert un planeta, en aquest cas el 9é. I espera que no li passe el mateix que li passà amb Eris, que indirectament causà la mort de Plutó com a planeta.

1.- Visió artistica d’un planeta gegant expulsat del seu sistema estel·lar en la foscor de l’espai. Els astrònoms pensen que el nostre sistema solar pot tindre una distant superTerra, expulsada a les afores en les primeres etapes de la formació dels planetes. NASA.
2.- Caracterísitiques del suposat nové planeta del sistema solar.  ‘Planet Nine’ May Exist: New Evidence for Another World in Our Solar System. SPACE.com.
3.- Òrbites dels cossos transneptunians i de la suposada superTerra. Not So Fast: Why There Likely Isn’t A Large Planet Beyond Pluto.
4.- Mike Brown i Konstanin Batygin en Caltech. Lance Hayashida/Caltech.