El sistema posiblemente habitable K2-72 y los nuevos planetas del K2

Esta semana Ian Crossfield nos ha vuelto a sorprender a todos con el anuncio de 64 nuevos planetas detectados con el método del tránsito, entre ellos, esas joyas que orbitan en torno a K2-72. Pues bien, por si esto fuese poco, Vanderburg ha publicado independientemente el hallazgo de HD 3167 b, el tránsito del K2 más brillante hasta la fecha. La verdad es que han sido anuncios espectaculares, no exentos de cierta controversia…

Los cuatro planetas que parece que orbitan en torno a K2-72. Queda mucho trabajo por hacer. (Fuente: NASA/JPL) 

Los resultados del estudio de Crossfield han sido obtenidos analizando un año de datos del K2 perteneciente a las campañas 0-4. Para ello han desarrollado (supongo que es una tarea que Petigura ha liderado) pipelines y otros sofisticados programas informáticos que, partiendo de los datos “crudos”, corrigen las distorsiones en los datos del K2, y permiten construir unas curvas fotométricas muy precisas. Luego, han ejecutado procesos que identifican tránsitos (planetas candidatos) en estas curvas de luz. El trabajo ha sido realmente fino: ¡197 candidatos!.

Una vez finalizados los procesos de Big Data se ha realizado el agotador trabajo en el que los candidatos son validados (o rechazados) utilizando diversas técnicas astronómicas. Los resultados son importantes: de una muestra de 197 candidatos, 30 han resultado ser falsos candidatos, 63 indeterminados y, el resto, 104 planetas validados. De estos 104 planetas reales, 64 son nuevos. Esta interesante muestra de 64 planetas incluye casos más o menos cercanos y de pequeño tamaño, terrestre e incluso menor. La habitabilidad de algunos de ellos está actualmente siendo objeto de análisis.

Por supuesto, no faltan sistemas planetarios que hayan llamado la atención:

K2-72

El sistema planetario de K2-72 según la Wikipedia. Hay que interpretar los datos con cautela, pues únicamente los periodos parecen ser datos precisos.

Esta estrella tenía un candidato a planeta en una órbita con un periodo de 5,57 días (Vanderburg, 2016). Crossfield y su equipo han descubierto 3 candidatos más y, además, ha validado los cuatro planetas: periodos 5,58 días (K2-72 b), 15,19 (K2-72 c), 7,76 (K2-72 d) y 24,17 (K2-72 e).

Tenemos, por tanto, un sistema planetario múltiple, con cuatro planetas, todos de tamaño terrestre, y alguno parece estar cómodamente en la Zona Habitable de la estrella… Quizá incluso más de uno de ellos.

Esto es realmente interesante.

Sin embargo, los radios y la ubicación exacta de los planetas no están claros, pues parece que el tamaño de la estrella no está medido con una precisión razonable. Por ahora parecen todos inferiores en tamaño a la Tierra: 0,75 R⊕ (b), 0.86 R⊕ (c), 0.73 R⊕ (d) y 0.82 R⊕ (e)... 

Hum, demasiado bonito para ser verdad. Estos datos parecen no estar muy finos.

Están trabajando en ello, en breve llegarán medidas más precisas de este magnífico sistema, de hecho, ante esta situación el PHL no los ha censado en su catálogo de planetas potencialmente habitables. Tengamos un poquito de paciencia.

Además, la estrella parece demasiado débil (Kp=14.4 mag, K=11.0 mag) para ser objeto de estudios de velocidad radial (y calcular sus masas planetarias y la densidad). No desesperemos, hay alternativas. Parece claro que hay interacción gravitatoria entre los planetas (resonancias) que permitirán por medio de técnicas TTV (Transit Timing Variations, retardos o adelantos en el momento previsto de un tránsito) deducir la masa de los planetas.

Una representación artística de K2-3 (Fuente: NASA/JPL)

K2-3

Este maravilloso sistema es un viejo conocido en nuestro blog. Ya hemos comentado alguna vez que fue validado en 2015 por el propio Ian Crossfield. El sistema planetario está compuesto por tres planetas: K2-3 b de más de 2 R⊕, demasiado cálido y demasiado grande; K2-3 c, con 1,6 R⊕; y el más interesante, K2-3 d, con un 1,5 R⊕. Sobre este último se especula que pueda estar cerca de la Zona de Habitabilidad. Además, cuando llegue, JWST puede darnos una sorpresa estudiando sus atmósfera, aunque no es nada (pero nada) fácil.

Nuevamente Ian Crossfield ha vuelto a detectar el planeta pero esta vez publica unos parámetros algo distintos: K2-3 b con 1,44 R⊕, K2-3 c con 1,18 R⊕; y ¡K2-3 d, con un 0,96 R⊕!. Además, parece que si K2-3 d antes estaba en el límite, ahora está cómodamente instalado en la Zona Habitable. Con estos parámetros sería, de hecho, el planeta con más posibilidades de habitabilidad conocido...

¡Hum! Nuevamente demasiado bonito para ser verdad. 

Lo cierto, es que Crossfield ha sido muy sincero explicando que los datos proporcionados por este proceso masivo de detección de 104 planetas, pueden ser menos precisos que los estudios específicos que se han centrado en este planeta.

HD3167

Por si esto pareciera poco, Vanderburg, de forma independiente ha publicado el descubrimiento con datos del K2 de dos supertierras transitando en la estrella HD 3167. Esta estrella está cerca (unos 150 años luz), pero es, sobre todo, muy luminosa. De hecho es la más luminosa (K=7,07) detectada hasta el momento en la muestra del K2. Sin duda, será un magnífico para estudios de velocidad radial y para el futuro JWST.

El sistema se compone de dos planetas: HD 3167 b (1,6 R ⊕; 0,96 días) y HD 3167 c (2,9 R ⊕; 29,85 días). 

Al K2 le quedan muchos planetas por descubrir. (Fuente:NASA/JPL)

Finalizamos apuntando un detalle: Al K2 le queda combustible para rato, ¿qué se descubrirá cuando se analicen la totalidad de los datos que todavía Kepler está recogiendo?. El telescopio Kepler está lejos de estar muerto, lo cierto es que nos va a tener muy entretenidos hasta que se lance TESS:

“Salvo problemas técnicos inesperados, K2 es actualmente capaz de operar al menos hasta la campaña 18. (...) Si K2 continúa observando, basado en sus actuales descubrimientos podemos esperar obtener 4-5 veces el número de planetas actualmente detectados. Teniendo en cuenta la relativa falta de completitud  de las muestras grandes que se manifiesta al comparar nuestros resultados y de otras muestras del K2 (Vanderberg, 2016), esperamos encontrar entre 500-1000 planetas para todo el periodo de vida de misión."   (Crossfield, 2016)

2014. Vanderburg muestra cómo extraer curvas fotométricas de calidad del K2.

http://arxiv.org/abs/1408.3853

http://arxiv.org/abs/1412.1827

2014. Vanderburg detecta HIP 116454 b el primer planeta del K2, la nueva vida de Kepler.

http://arxiv.org/abs/1412.5674

2015. Crossfield anuncia el descubrimiento de K2-3.

http://arxiv.org/abs/1501.03798

2015. Foreman-McKey anuncia 36 candidatos en la muestra de la campaña 1 del K2.

http://arxiv.org/abs/1502.04715

2015. Ben Montet anuncia la validación de 17 planetas de la muestra de candidatos de Foreman-McKey.

http://arxiv.org/abs/1503.07866

2015. Vanderburg anuncia el descubrimiento de 238 candidatos en la muestra del K2 para las campañas 0-3. 

http://arxiv.org/abs/1511.07820

2016. Elisabeth Adams detecta 19 candidatos de periodo ultracorto en la muestra del K2 de las campañas 0-5.

http://arxiv.org/abs/1603.06488

2016. Vanderburg anuncia el descubrimiento de 5 exoplanetas en HIP 41378.

http://arxiv.org/abs/1606.08441

2016. Vanderburg anuncia el descubrimiento 2 exoplanetas en HD 3167.

http://arxiv.org/abs/1607.05248

2016. El anuncio de Crossfield de 104 planetas del K2 de las campañas 0-4.

http://arxiv.org/abs/1607.05263

El Intrigante Planeta Potencialmente Habitable K2-3 d.

Representación artística de K2-3 d. (Fuente: NASA)

Cuando el telescopio espacial Kepler perdió una de las tres ruedas que le quedaban todo el mundo temió lo peor. Estas ruedas se utilizaban para posicionar el instrumento de forma estable sobre una región del cielo. El fallo hacía incontrolable el telescopio, quedando como una navío sin timón. Parecía que el fin de este magnífico telescopio estaba cerca.

No fue así.

Por el contrario, el proyecto consiguió resurgir de sus cenizas y reinventarse. La idea fue utilizar la presión de la radiación solar (el propio Sol) para ayudar a las dos ruedas de reacción a controlar el telescopio. Cada 80 días, más o menos, el telescopio cambiaría su campo de visión.

La estabilización del telescopio Kepler utilizando el viento solar. (Fuente: NASA)

No fue un trabajo fácil. Cuando se comenzaron a analizar los primeros datos se observó una reducción sustancial en la precisión de las mediciones. Afortunadamente, en 2014 Andrew Vanderburg  publicó un artículo mostrando una técnica informática de tratamiento de los datos que corregía drásticamente la distorsión.

La corrección de los datos de Vanderburg (Fuente: http://arxiv.org/abs/1408.3853)

El proyecto se rebautizó K2 y fue un éxito. Actualmente hay más de 400 candidatos con casi 50 planetas confirmados. Son además planetas de gran calidad, más cercanos y brillantes que los del proyecto Kepler anterior y, por tanto, algunos de ellos podrán ser objeto de estudios más detallados. De esta manera, se ha conseguido no solo salvar el telescopio sino además utilizarlo para detectar planetas muy interesantes, que quizá puedan ser estudiados para caracterizar su atmósfera.

De todos los sistemas detectados sin duda el más interesante es K2-3 (EPIC 201367065). Validado en febrero de 2015 por Ian Crossfield, el sistema está compuesto por tres planetas: K2-3 b de más de 2 R⊕, demasiado cálido y demasiado grande; K2-3 c, con 1,6 R⊕; y el más interesante, K2-3 d, con 1,5 R⊕, quizá suficientemente pequeño para no ser gaseoso, quizá no demasiado cálido con 1,5 veces la insolación de la Tierra, podríamos decir que reside en la Zona Habitable de la estrella si somos un poco optimistas. Es verdad, existen planetas cuya habitabilidad es más prometedora, pero éste podrá ser estudiado por el JWST cuando entre en órbita aunque no será un trabajo fácil, ni mucho menos.

Una representación artística del Sistema K2-3. (Fuente: NASA)

Como sabemos, el método del tránsito do telescopio Kepler sólo nos permite conocer el radio de los planetas. Para conocer la masa (¡ y la densidad!) es necesario observar las velocidades radiales. En septiembre de 2015, Almenara presentó las primeras mediciones de masas gracias al Observatorio HARPS.  K2-3 b tenía una masa de más de 8 M⊕ y una densidad cercana a 4 g/cm3, claramente rocosa. Más imprecisa era la masa de los dos otros planeta. K2-3 c parecía más pequeño, de algo más de 2 M⊕ y una densidad de 1,8 g/cm3 que no era enteramente propia de un planeta rocoso. Finalmente, para K2-3 d el estudio arrojaba una masa de más de 11 M⊕, que implicaba una densidad enorme, de más de 17 g/cm3, a todas luces imprecisa.

El K2-3 comparado con otros sistemas descubiertos por Kepler. (Fuente: http://arxiv.org/abs/1511.09213)

En marzo, con el comienzo de 2016, llegaron los esperados resultados de Beichman con el telescopio espacial infrarrojo Spitzer. Se refinaban los cálculos de las órbitas y los radios de los planetas. Además, aparecían TTV (Transit Timing Variations) en K2-3 b, resultado de la influencia de los otros planetas en su órbita, arrojando dudas sobre sus masas y la circularidad de sus órbitas. 

Finalmente, un reciente estudio de Fei Dai de Mayo de 2016, con más mediciones de velocidad radial mostraba un resultado similar al de Almenara (2015) para K2-3 b, con 8,1 M⊕. Según ellos, los datos  de densidad de 4 g/cm3 sugieren la presencia de agua en este planeta demasiado cálido para albergar vida. El JWST tendrá que confirmarlo cuando analice su atmósfera. Para K2-3 c y d los datos eran mucho más imprecisos.

Estemos atentos. Se acercan años emocionantes.

2014. Steve B. Howell presenta las nuevas posibilidades del renacido proyecto Kepler: K-2.

http://arxiv.org/abs/1402.5163

http://www.nasa.gov/kepler/keplers-second-light-how-k2-will-work

2014. Andrew Vanderburg muestra cómo seguir consiguiendo una precisión aceptable con los nuevos datos de Kepler.

http://arxiv.org/abs/1408.3853

2015. Ian Crossfiled anuncia del hallazgo de K2-3 b, c y d.

http://arxiv.org/abs/1501.03798

2015. La medición de las masas por Almenara utilizando HARPS.

http://arxiv.org/abs/1509.02719

2015. Andrew Vanderburg muestra los resultados del primer año del K-2, con 238 candidatos.

http://arxiv.org/abs/1511.07820

2015. Evan Sinukoff confirma y  refina los resultados obtenidos por Crossfield.

http://arxiv.org/abs/1511.09213

2016. Los resultados de Beichman con el telescopio espacial Spitzer. Incluye simulaciones sobre las posibilidades de detección con JWST.

http://arxiv.org/abs/1603.01934

2016. El estudio de Fei Dai.

http://arxiv.org/abs/1604.01413