No acabamos de certificar la baja de Wolf-1061 c como planeta potencialmente habitable y ya tenemos un nuevo candidato cerca del Sistema Solar. Es, además, una estrella famosa: la estrella de Luyten.
Una tras otra las estrellas más cercanas van rindiéndose ante el esfuerzo de los científicos y revelan sus secretos. Luyten b, a 12,4 años luz podría ser el planeta potencialmente habitable más cercano al Sistema Solar después de Proxima b (4,24 años luz).
Es comprensible esta abundancia de planetas cercanos a la Zona Habitable. Según algunas estimaciones hay 0,8 planetas de media en la Zona Habitable de cada enana roja (Morton & Swift, arxiv 2013), es decir, si esto es correcto ¡casi todas tienen uno!.
Las predicciones de 2015 de Courtney Dressing, y su maestro, el gran astrónomo David Charbonneau, analizando estadísticamente los datos del telescopio Kepler sugerían que el planeta terrestre en la Zona Habitable de la enana roja más cercana al Sistema Solar estaba a menos de 8,48 años luz (2.6 parsecs). Y si además pedíamos que tuviera tránsitos estaba a menos de 27,56 años luz (10,6 parsecs). Fueron excelentes estimaciones estadísticas, aunque en su tiempo parecieron datos demasiado optimistas: Proxima b está a 4,24 y TRAPPIST-1 a 39,5 años luz.
La estrella de Luyten (GJ 273) es una enana roja cercana, una M3,5V con un cuarto de la masa y un tercio del radio del Sol. Fue nombrada en recuerdo de Willem Jacob Luyten, el astrónomo que descubrió su inusual movimiento propio en 1935. Su periodo de rotación es más bien lento, con unos 99 días. Como curiosidad, la estrella de Luyten reside a tan solo 1,2 años luz de Proción AB, un famoso sistema binario formado por una estrella que está abandonado la secuencia principal y una enana blanca. Hace unos millones de años Proción B debió ser una gigante roja, ¡una vista espectacular desde los planetas de Luyten!.
El nuevo resultado es debido a mi espectrógrafo favorito. HARPS, claro, montado en el telescopio de 3,6 metros del ESO en la La Silla (Chile). Se ha estudiado la estrella de forma intensiva, tomando nada menos que 280 espectros desde 2003 hasta 2016, durante 12.8 años.
El artículo de Astudillo-Defru, liderando a los integrantes del equipo HARPS, es el fruto de un proyecto a largo plazo de seguimiento de enanas rojas cercanas, que ha descubierto en total 12 planetas utilizando la técnica de las velocidades radiales en las estrellas GJ 3138, GJ 3323, la Estrella de Luyten, Wolf-1061 (sobre la que ya hemos escrito) y GJ 3293 siendo. En total, son 12 planetas, de los cuales 9 eran desconocidos hasta ahora.
Los dos planetas de la Estrella de Luyten son muy interesantes: Luyten b tiene una masa de 2,9 M⊕ y un periodo orbital de 18,7 días con un semieje mayor de 0,09 UA; Luyten c es muy pequeño, con 1.18 M⊕, y está más cerca de la estrella, a 0,036 UA, con un periodo de 4,7 días. Ambos tienen cierta excentricidad, con 0,10 y 0,17, respectivamente.
Habitabilidad.
La habitabilidad de Luyten b puede ser más prometedora de lo que parece. Es interesante comprobar que Luyten b recibe 1,06 S⊕ (un 6% más luz que la Tierra), y esto ubica al planeta cerca del límite inferior de la Zona Habitable conservadora de 0,997 S⊕ (para 5 M⊕). Está, por tanto, FUERA de la Zona Habitable Conservadora de Kopparapu 2013/2014.
Para solventar esta inconveniencia el autor nos muestra que cae confortablemente dentro de los límites de la Zona Habitable de Kopparapu 2016, pero hay que recordar sobre esta otra Zona Habitable, pensada para los rotadores lentos, que no hay consenso en la comunidad científica. No obstante, es un argumento a favor, aunque Luyten b no tiene que tener acoplamiento de marea necesariamente, porque la órbita no es perfectamente circular, la excentricidad es de 0,10.
Para mí es potencialmente habitable. Basta modificar ligeramente las asunciones de los estudios de Kopparapu 2013/2014 para entenderlo. Por ejemplo, bastaría con que el albedo del planeta fuera un poquito mayor y ya está. El autor, y este argumento es bueno, propone una temperatura de equilibrio entre 206 y 293 K.
Hay más argumentos a favor. Además, Luyten b orbita alrededor de una estrella tranquila, poco activa, sin fulguraciones intensas, y no tenemos que preocuparnos demasiado de los rayos XUV. Por si fuera poco, una estrella M3,5V tendrá una Zona Habitable más estable que las de Proxima b y TRAPPIST-1, que someten a sus planetas potencialmente habitables a un periodo previo en el que el flujo luminoso es muy elevado, con posibles peligros de desecación para los planetas.
No obstante, no debería sorprendernos que el Laboratorio de Habitabilidad Planetaria (PHL) de la Universidad de Puerto Rico en Arecibo no incluyese este planeta en su lista conservadora. Objetivamente, no parece verificar los criterios, aunque en mi opinión tiene méritos de sobra.
Nota Técnica.
Técnicamente, para identificar los planetas en los datos observados se aplica el diagrama Lomb-Scargle Generalizado (GLS) para ver qué periodos son los más potentes y tienen menos probabilidad de ser un falso positivo (FAP). El análisis se completa con una algoritmo genético (YORBIT) para buscar los parámetros más adecuados al modelo y finalmente el MCMC (Markov Chains MonteCarlo) para medir la incertidumbre de los resultados.
Una tras otra las estrellas más cercanas van rindiéndose ante el esfuerzo de los científicos y revelan sus secretos. Luyten b, a 12,4 años luz podría ser el planeta potencialmente habitable más cercano al Sistema Solar después de Proxima b (4,24 años luz).
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| Una representación artística de un planeta orbitando alrededor de una enana roja. Bien podría ocurrir que Luyten b fuera así. (Fuente: David Aguilar y Christine Pulliam, CfA) |
Es comprensible esta abundancia de planetas cercanos a la Zona Habitable. Según algunas estimaciones hay 0,8 planetas de media en la Zona Habitable de cada enana roja (Morton & Swift, arxiv 2013), es decir, si esto es correcto ¡casi todas tienen uno!.
Las predicciones de 2015 de Courtney Dressing, y su maestro, el gran astrónomo David Charbonneau, analizando estadísticamente los datos del telescopio Kepler sugerían que el planeta terrestre en la Zona Habitable de la enana roja más cercana al Sistema Solar estaba a menos de 8,48 años luz (2.6 parsecs). Y si además pedíamos que tuviera tránsitos estaba a menos de 27,56 años luz (10,6 parsecs). Fueron excelentes estimaciones estadísticas, aunque en su tiempo parecieron datos demasiado optimistas: Proxima b está a 4,24 y TRAPPIST-1 a 39,5 años luz.
La estrella de Luyten (GJ 273) es una enana roja cercana, una M3,5V con un cuarto de la masa y un tercio del radio del Sol. Fue nombrada en recuerdo de Willem Jacob Luyten, el astrónomo que descubrió su inusual movimiento propio en 1935. Su periodo de rotación es más bien lento, con unos 99 días. Como curiosidad, la estrella de Luyten reside a tan solo 1,2 años luz de Proción AB, un famoso sistema binario formado por una estrella que está abandonado la secuencia principal y una enana blanca. Hace unos millones de años Proción B debió ser una gigante roja, ¡una vista espectacular desde los planetas de Luyten!.
El nuevo resultado es debido a mi espectrógrafo favorito. HARPS, claro, montado en el telescopio de 3,6 metros del ESO en la La Silla (Chile). Se ha estudiado la estrella de forma intensiva, tomando nada menos que 280 espectros desde 2003 hasta 2016, durante 12.8 años.
El artículo de Astudillo-Defru, liderando a los integrantes del equipo HARPS, es el fruto de un proyecto a largo plazo de seguimiento de enanas rojas cercanas, que ha descubierto en total 12 planetas utilizando la técnica de las velocidades radiales en las estrellas GJ 3138, GJ 3323, la Estrella de Luyten, Wolf-1061 (sobre la que ya hemos escrito) y GJ 3293 siendo. En total, son 12 planetas, de los cuales 9 eran desconocidos hasta ahora.
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| Los datos de los dos planetas de la Estrella de Luyten (Fuente: Astudillo-Defru, 2017) |
Los dos planetas de la Estrella de Luyten son muy interesantes: Luyten b tiene una masa de 2,9 M⊕ y un periodo orbital de 18,7 días con un semieje mayor de 0,09 UA; Luyten c es muy pequeño, con 1.18 M⊕, y está más cerca de la estrella, a 0,036 UA, con un periodo de 4,7 días. Ambos tienen cierta excentricidad, con 0,10 y 0,17, respectivamente.
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| Los datos de los dos planetas en la Wikipedia. |
Habitabilidad.
La habitabilidad de Luyten b puede ser más prometedora de lo que parece. Es interesante comprobar que Luyten b recibe 1,06 S⊕ (un 6% más luz que la Tierra), y esto ubica al planeta cerca del límite inferior de la Zona Habitable conservadora de 0,997 S⊕ (para 5 M⊕). Está, por tanto, FUERA de la Zona Habitable Conservadora de Kopparapu 2013/2014.
Para solventar esta inconveniencia el autor nos muestra que cae confortablemente dentro de los límites de la Zona Habitable de Kopparapu 2016, pero hay que recordar sobre esta otra Zona Habitable, pensada para los rotadores lentos, que no hay consenso en la comunidad científica. No obstante, es un argumento a favor, aunque Luyten b no tiene que tener acoplamiento de marea necesariamente, porque la órbita no es perfectamente circular, la excentricidad es de 0,10.
Para mí es potencialmente habitable. Basta modificar ligeramente las asunciones de los estudios de Kopparapu 2013/2014 para entenderlo. Por ejemplo, bastaría con que el albedo del planeta fuera un poquito mayor y ya está. El autor, y este argumento es bueno, propone una temperatura de equilibrio entre 206 y 293 K.
Hay más argumentos a favor. Además, Luyten b orbita alrededor de una estrella tranquila, poco activa, sin fulguraciones intensas, y no tenemos que preocuparnos demasiado de los rayos XUV. Por si fuera poco, una estrella M3,5V tendrá una Zona Habitable más estable que las de Proxima b y TRAPPIST-1, que someten a sus planetas potencialmente habitables a un periodo previo en el que el flujo luminoso es muy elevado, con posibles peligros de desecación para los planetas.
No obstante, no debería sorprendernos que el Laboratorio de Habitabilidad Planetaria (PHL) de la Universidad de Puerto Rico en Arecibo no incluyese este planeta en su lista conservadora. Objetivamente, no parece verificar los criterios, aunque en mi opinión tiene méritos de sobra.
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| Los planetas suelen mostrarse en las curvas de velocidad radial como funciones seno (sin no hay excentricidad). (Fuente: Astudillo-Defru, 2017) |
Nota Técnica.
Técnicamente, para identificar los planetas en los datos observados se aplica el diagrama Lomb-Scargle Generalizado (GLS) para ver qué periodos son los más potentes y tienen menos probabilidad de ser un falso positivo (FAP). El análisis se completa con una algoritmo genético (YORBIT) para buscar los parámetros más adecuados al modelo y finalmente el MCMC (Markov Chains MonteCarlo) para medir la incertidumbre de los resultados.
A) En el GLS de la serie temporal de velocidades radiales la señal más fuerte tenía un periodo de 420 días (según YORBIT). Tras ajustar a la serie temporal la órbita kepleriana de 420 días se obtienen los residuos (simplemente se restan a las observaciones los datos estimados por el modelo de una única órbita), es decir, los datos que no son explicados con la órbita kepleriana metida. Y sobre los residuos se vuelve a aplicar el GLS otra vez. Ahora el pico es una órbita de unos 20 días. Y así se reitera el algoritmo. Sucesivas iteraciones aportan señales de 720 días y 5 días, dejando un diagrama con señales de unos 100 días, relacionadas con el periodo de rotación de la estrella.
B) Las señales de período largo son sospechosas (420 y 720 días). Aparecen en una zona donde la potencia en general es muy alta. Son los dos picos que más sobresalen de una zona con numerosos picos… Cuando se analiza el indicador de actividad estelar R’HK se verifica que también muestra periodicidades con altos periodos. La conclusión es clara, estas dos señales son manifestaciones de ruido de la estrella, probablemente influencia de ciclo magnético de la estrella que suele afectar a las velocidades radiales con periodicidades elevadas.
C) Para eliminar el ruido que está contaminando la serie se ajusta a los datos de velocidades radiales una órbita de un periodo de 2.000 días, que se estima es el periodo del ciclo magnético de la estrella. Una vez obtenidos los residuos se sigue el proceso comentado en A). Ya no aparecen las señales de periodo largo (alias y armónicos del ciclo magnético), pero sí vuelven a aparecer las de periodo corto (planetas genuinos). Estas señales de 4,27 y 18,76 días no parecen ser armónicos del periodo de rotación de la estrella (99 días), que también se encuentra presente distorsionando los datos.
D) Sobre las 2 señales de periodo corto se realizan estudios que muestran que las señales no son transitorias. Para ello (se tiene una muestra muy grande) se parte la muestra de datos observados en 4 submuestras y se verifica que las 2 señales de periodos más cortos aparecen en cada uno de los subperiodos.
El método aplicado es conservador e identifica planetas con bastante seguridad. No obstante, es posible que otros científicos de datos con algoritmos algo distintos puedan identificar planetas adicionales escondidos en el ruido estelar.
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| Diagramas GLS en los que iterativamente van a pareciendo las 4 señales de 420, 20, 720 y 5 días. Al final queda una débil señal en 100 días atribuible a la rotación de la estrella (es ruido). En el primero puede observarse la enorme potencia acumulada en periodos altos, fruto del ciclo magnético de la estrella (también ruido). (Fuente: Astudillo-Defru, 2017) |
2013 y 2014. Los artículos clásicos de Kopparapu et al. que definen la Zona Habitable más comúnmente aceptada.
https://arxiv.org/abs/1301.6674
https://arxiv.org/abs/1404.5292
2013. Morton y Swift estiman 0,8 planetas en la Zona Habitable de Kopparapu por enana roja. El futuro mostrará si acertaron.
https://arxiv.org/abs/1303.3013
2015. El artículo de Courtney Dressing y su director de tesis, David Charbonneau.
https://arxiv.org/abs/1501.01623
2016. La habitabilidad definida por Kopparapu en 2016 está pensada para estrellas en las que los planetas tienen acoplamiento de marea. Esta asunción ha sido discutida (p.e. Leconte y otros)
https://arxiv.org/abs/1602.05176
2017. El espectacular anuncio del equipo HARPS, con Astudillo-Defru a la cabeza, de un planeta potencialmente habitable en la Estrella de Luyten.
https://arxiv.org/abs/1703.05386
Ein sehr interessanter Beitrag!
ResponderEliminar¡Un artículo realmente interesante!
Danke schön!
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