Gliese 667 C, ¿una estrella con tres planetas potencialmente habitables?

En el Catálogo de Exoplanetas Habitables puede verse la lista de los 10 planetas que son los que tienen una habitabilidad más prometedora. Entre todos, la estrella Gliese 667 C destaca porque aporta, nada más y nada menos, que 3 planetas a la lista: Gliese 667 Cc,  Gliese 667 Cf y Gliese 667 Ce.

Los 10 planetas más prometedores del Catálogo de Habitabilidad Planetaria
(Fuente: PHL, Universidad de Puerto Rico en Arecibo)

La estrella Gliese 667 C, una enana roja (M1,5) con apenas el 31% de la masa del Sol, es la estrella más pequeña de un sistema triple, con el par Gliese 667 AB convenientemente alejado, a 230 UA. Gliese 667 es un sistema de estrellas muy cercano, a unos 23 años-luz aproximadamente.

Los planetas de esta estrella comenzaron en 2011 marcados por la controversia y, desde entonces, la discusión no los ha abandonado. Insisto en que no deberían decepcionarnos estas situaciones porque es la forma de avanzar de la Ciencia. Es algo normal que los resultados de un científico sean discutidos e, incluso, rebatidos. Estas cosas son las que hacen que la Ciencia sea realmente una materia interesante. Y, además, es divertido.

Así podría ser una panorámica desde Gliese 667 Cc. Se ven tres soles: Gliese 667 C, el más cercano, y más lejanos Gliese 667 A y B. (Fuente: ESO/ L. Calçada).

La historia empieza a finales de 2011 con el anuncio de Xavier Bonfils de los resultados del análisis de una muestra de 102 enanas rojas con el método de la velocidad radial. El estudio era el resultado del agotador trabajo que se llevaba a cabo desde 2003 con el magnífico espectrógrafo HARPS. En el artículo se habla brevemente de dos supertierras: la primera muy cercana a su estrella con un periodo de 7 días estaba demasiado caliente, pero la segunda con un periodo de 28 días parecía estar confortablemente instalada en la Zona Habitable de la estrella... El artículo de Bonfils anunciaba el hallazgo y para más detalles citaba un artículo en preparación de Delfosse que aún no estaba publicado. Aquello aunque no es inhabitual era un poco sorprendente: teníamos el anuncio de dos planetas muy interesantes de los que no se había explicado casi nada.

La primera solución propuesta por Guillem Anglada. (Fuente: PHL, Universidad de Puerto Rico en Arecibo)

Y es en febrero de 2012 cuando aparece (¡por fin!) un artículo detallando el descubrimiento de Gliese 667 Cb, Cc (y quizás Cd). Lo llamativo es que el artículo no era de Delfosse, sino de Guillem Anglada (el flamante descubridor de Proxima b), pero unos días después Delfosse publica el anuncio esperado mostrando el detalle prometido del descubrimiento de Gliese Cb y Cc.

¿Qué diantres estaba pasando aquí?

El debate estaba servido. Por un lado el equipo HARPS (al que la ESO obliga a hacer públicas sus observaciones periódicamente) acusaba a Guillem Anglada de falta de ética por tomar los datos públicos para anunciar un planeta basado en los datos HARPS, datos que tanto esfuerzo le había costado a Bonfils y Delfosse obtener. Todo el equipo de Ginebra había pasado muchos años construyendo el espectrógrafo HARPS, sin duda el mejor del mundo, luego durante años habían tomado pacientemente las mediciones de velocidad radial de cientos de estrellas, incluyendo las de Gliese 667 C, para que cuando llegaba el ansiado momento de la publicación de los resultados alguien se les adelantase...

Por otro lado, Guillem argumentaba que la extraña forma de anunciar el planeta por el equipo HARPS se debía simple y llanamente a que el planeta (este...) se les había pasado. Guillem además de muchas mediciones del HARPS obtuvo también datos de otros espectrógrafos menos potentes (HIRES y PFS), para tener más confianza en el resultado. Guillem, queriendo obtener aún más confianza estadística y perteneciendo a una institución europea vinculada al ESO, quiso tener unos pocos datos más. Para ello, realizó una petición a HARPS para observar Gliese 667 C. Cuando los miembros del equipo HARPS vieron maniobrar a Guillem se dieron cuenta del despiste y corrieron a publicar apresuradamente el planeta...

En los parámetros de Gliese 667 Cc destaca la excentricidad inferior a 0,27, posiblemente elevada.
(Fuente: PHL, Universidad de Puerto Rico en Arecibo)

Resumiendo, no tenemos claro quién descubrió este planeta Gliese 667 Cc, uno de los más prometedores en cuanto a habitabilidad se refiere. Bueno, supongo que lo que importa es que se descubrió un planeta cuya habitabilidad era realmente muy interesante. Además, había sido detectado por dos equipos independientes: el hallazgo era sólido.

Por si esto no fuera poco, además las señales de 7 y 28 días no aparecían solas. Siguiendo a Delfosse, cuando se eliminaban estos dos planetas de los datos observados, junto a una tendencia posiblemente producida por la influencia de Gliese 667 AB, los residuos mostraban cierta estructura, de hecho, aparecían varias señales con 91, 105, 122, 185 y 364 días. Cuando se eliminaba alguna de ellas, desaparecían todas. Eran lo que técnicamente se denomina un alias, diversas manifestaciones de una misma señal. Delfosse determinó el periodo de rotación de la estrella en 106 días analizando los datos de actividad estelar. Es decir, aquellas otras señales no parecían reales sino "fantasmas" motivados por la actividad magnética de la estrella...

El análisis de Anglada también mostraba una señal periódica de quizá 75 días que no parecía ruido estelar. Así que anunció un Gliese 667 Cd con cautela, ya que consideraba que necesitaba más datos para poder anunciar el planeta adicional.

Gregory, un magnífico científico de datos, no se quedó conforme y realizó un análisis propio e independiente con los datos HARPS utilizados por Delfosse. Gregory aplicó un sofisticado método bayesiano, una variante del MCMC (Markov Chain Monte Carlo) y, esto, ni corto ni perezoso, anunció ¡6 planetas en Gliese 667 C con 3 de ellos en la Zona Habitable!

Los tres posibles planetas habitables de la segunda solución de Guillem.
(Fuente: PHL, Universidad de Puerto Rico en Arecibo)

Ya en 2013 Guillem volvió publicar otro paper. Había recolectado todos los datos disponibles de velocidades radiales de Gliese 667 C, tanto los de Delfosse como los suyos, tanto de HARPS, como de PFS y HIRES. Y volvió a analizar todos los datos. Los resultados arrojaban ¡7 planetas!, aunque en algún caso tenía dudas. Las nuevas supuestas supertierras de Guillem incluían dos, Gliese 667 Cd y Ce, con periodos de 39 y 62 días respectivamente, que también parecían estar en la Zona Habitable junto a Gliese 667 Cc, de 28 días.

La solución de Guillem de 7 planetas. (Fuente: PHL, Universidad de Puerto Rico en Arecibo)

Posteriormente, Feroz, del Laboratorio Cavendish, incluyendo correlaciones en el ruido (lo que se denomina "ruido rojo"), aplicó métodos bayesianos mostrando que solo los planetas con un periodo de 7 y 28 días parecían reales, con dudas sobre un tercer planeta. Gliese 667 Cc era el único planeta en la Zona Habitable que sobrevivía.

Finalmente, en 2004 llega el demoledor análisis de Robertson que hurga en la herida abierta por Feroz. Según Robertson una vez se elimina la correlación entre los datos observados y la actividad estelar solo quedan los planetas de 7 y 28 días.

En resumen, tras 5 años de meticulosos estudios Gliese 667 Cc no ha sido puesto en duda y se mantiene como un resultado firme. Otra cosa son los otros dos planetas (Gliese 667 Cf y Ce) en la Zona Habitable sobre los que no se ha producido el necesario acuerdo en la comunidad científica.  Quizá los espectrógrafos en el infrarrojo nos terminen diciendo qué hay en la Zona Habitable de esta estrella.

Un resumen de los 7 planetas de la solución de Guillem Anglada. En rojo marcados los potencialmente habitables. (Fuente: PHL, Universidad de Puerto Rico en Arecibo) 

Podéis leer aquí un magnífico artículo de Lee Billings sobre el descubrimiento de Gliese 667 Cc:

https://www.wired.com/2014/11/exoplanets/

2011. El anuncio de Bonfils de Gliese 667 Cc.

http://arxiv.org/abs/1111.5019

2012. Anglada Escudé descubre el planeta en paralelo iniciando una disputa sobre la primacía del descubrimiento.

http://arxiv.org/abs/1202.0446

2012. Delfosse publica unos resultados coherentes con los de Guillem.

http://arxiv.org/abs/1202.2467

2012. Gregory detecta planetas adicionales, llegando a 6, con 3 en la ZH.

http://arxiv.org/abs/1212.4058

2013. Anglada Escudé mejora la detección y detecta hasta 7 planetas.

http://arxiv.org/abs/1306.6074

2013. El estudio de Feroz cuestiona abiertamente el hallazgo salvo 2 planetas.

http://arxiv.org/abs/1307.6984

2014. Estudio demoledor de Robertson en el que cuestiona Gliese 667 Ce y Cf. Gliese 667 Cc sobrevive.

http://arxiv.org/abs/1409.0021

Zarmina, el planeta que no fue.

Ahora que hay tanta expectación con el posible planeta de Proxima Centauri, creo que no está de más hacer un repaso por esos planetas que en su tiempo levantaron una enorme expectación para terminar resultando que, sencillamente, no estaban allí.

Los falsos positivos no deben decepcionarnos, son parte del proceso científico que es el que hace que la Ciencia avance. Algunos son además muy divertidos. Ya hemos escrito sobre uno de mis favoritos: “El Planeta Fantasma de Alfa Centauri B”, pero hay otros muchos más, y quizá el más sonado fue Zarmina.

Una representación artística de Zarmina, tal como muchos la imaginaron: habitable y llena de mares.(Fuente: PHL. Universidad de Puerto Rico en Arecibo. Crédito: Lynette Cook.)

La historia empieza en 2005, cuando el equipo del Observatorio de Ginebra utilizando el espectrógrafo HARPS, ubicado en Chile, comienza a detectar los primeros planetas de un sistema que poco a poco fue ganando relevancia: Gliese 581. Durante 2005-2009 se llegan a descubrir 4 planetas. Había dos de ellos cuya habitabilidad creaba algo de expectación. Gliese 581 c y d parecían planetas con posibilidades de habitabilidad interesantes, pero eran demasiado grandes (5,36 y 7,09 M⊕ respectivamente). Uno estaba en el límite inferior de la Zona Habitable y en otro en la exterior.

Pero fue en 2010 cuando Steve Vogt de la Universidad de California en Santa Cruz Vogt anunció el sorprendente descubrimiento de un planeta extraordinario: Gliese 581 g, con solo 3,1 M⊕ era más pequeño y parecía mucho mejor ubicado en la Zona Habitable que cualquier otro conocido, incluyendo Gliese 581 d.

El hallazgo de un planeta tan prometedor como Gliese 581 g cautivó a la sociedad, llegaron incluso a buscarle un nombre elegante (Zarmina), más adecuado para un planeta tan sugerente:

“Estamos agradablemente excitados”, admitía Vogt en una emocionada declaración: “Creo que esto es lo que todo el mundo ha estado persiguiendo durante los últimos 15 años.”

No era difícil imaginar que Gliese 581 g pudiera estar cubierto por mares de agua. “Podría tener un buen océano”, aseguraba Vogt. Ciertamente, podría ser un océano estéril, no biológico. Pero al contrario que cualquier otro planeta descubierto hasta el momento, no había nada que impidiese que pudiera rebosar de vida.

Time Magazine.

http://content.time.com/time/health/article/0,8599,2022489,00.html

Magnífica representación de los tamaños mínimos estimados de la tierra y los 6 exoplanetas de Gliese 581. Zarmina está abajo a la izquierda (g) (Fuente: PHL. Universidad de Puerto Rico en Arecibo.)

Enseguida llegaron los primeros análisis independientes: Paul Gregory, Guillem Anglada, Mikko Tuomi, y Forveille, este último liderando al equipo suizo del HARPS, mostraban en general una opinión contraria al supuesto hallazgo. El dilema era que los datos observados de velocidad radial podían explicarse con una solución de 4 planetas siendo alguno excéntrico, frente a 6 planetas en órbitas circulares de la solución que proponía Vogt. Es decir, si Gliese 581 d era ajustado a los datos observados suponiendo que era excéntrico, la señal de Gliese 581 g (Zarmina) era un alias (un mero artificio de los datos), por otra parte, si se consideraba que la órbita de Gliese 581 d era circular, la señal de Zarmina parecía real. Y muchos argumentaban que si Gliese 581 d era excéntrico, pues eso, era excéntrico y ya está.

La solución aportada por Vogt de 6 planetas en órbitas circulares. Zarmina (g) aparece confortablemente en la Zona Habitable. (Fuente: PHL. Universidad de Puerto Rico en Arecibo) 

En 2012 Vogt contraatacó publicando un artículo defendiendo a Zarmina. Su argumento fuerte, centrándose en la solución aportada por el equipo de Ginebra, era que un sistema planetario con varios planetas excéntricos no era estable a largo plazo. Era, según él, necesario un sistema con órbitas circulares.

A partir de aquí, las críticas no pararon. Se proponía que no solo Zarmina, ni siquiera existía Gliese 581 d (Baluev, en un artículo premonitorio que proponía que el ruido era "rojo"), Tuomi otra vez reafirmando la solución con 4 planetas o Hatzes con sus habituales planteamientos de Pre-Whitening (como en Corot-7b o Alfa Centauri B b) en los que elegía la solución de 4 planetas...

Finalmente, en 2014 Paul Robertson publicó un aplastante estudio mostrando que Gliese 581 g no existía realmente. Al parecer era un mero efecto (un espejismo) de la actividad estelar producido por determinadas regiones activas de la estrella. La prueba era que el supuesto planeta tenía un periodo orbital similar al periodo de rotación de la estrella dividido por 4. Al final, la propuesta de Paul era de tan solo 3 planetas y todos en órbitas totalmente circulares.

La solución final de Robertson. Solo tres planetas en órbitas circulares. El resto eran meras ilusiones de la actividad estelar. (Fuente: Robertson, 2014)

2005. Xavier Bonfils trabajando con el Observatorio de Ginebra anuncia la existencia del minineptuno Gliese 581 b.
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0509211 

2007. El descubrimiento de Udry del Observatorio de Ginebra: Gliese 581 c y d, ambos dos cercanos a la Zona Habitable.
https://arxiv.org/abs/0704.3841

2009. El gran astrónomo M. Mayor del Observatorio de Ginebra anuncia un cuarto planeta Gliese 581 e.
http://arxiv.org/abs/0906.2780

2010. El espectacular anuncio de Vogt de Gliese 581 g.

http://arxiv.org/abs/1009.5733

2010. Anglada Escudé muestra su opinión sobre el hallazgo.

http://arxiv.org/abs/1011.0186

2010. Gregory no detecta Gliese 581 g.

http://arxiv.org/abs/1001.0800

2011. Tuomi no detecta Gliese 581 g.

http://arxiv.org/abs/1102.3314

2011. Forveille (Observatorio de Ginebra) no detecta el planeta.

http://arxiv.org/abs/1109.2505

2012. Vogt defiende la existencia del planeta.

http://arxiv.org/abs/1207.4515

2012. Baluev no ve Gliese 581 g.

http://arxiv.org/abs/1209.3154

2012. Toumi sigue sin detectar el planeta.

http://arxiv.org/abs/1211.1280

2013. Hatzes no detecta el planeta.

http://arxiv.org/abs/1307.1246

2014. El demoledor estudio de Robertson.  Tanto Gliese 581 d como Zarmina no existen, son mero ruido estelar.

http://arxiv.org/abs/1407.1049

El descubrimiento de Kapteyn b y c

En la entrada anterior comentamos la profunda impresión que produjo en la sociedad el descubrimiento de dos posibles planetas en la estrella de Kapteyn, una antigua estrella cercana a la Tierra, nacida en otra galaxia, probablemente cuando el propio Universo solo tenía algo más de 2.000 millones de años. Contamos ahora la historia del descubrimiento de estas dos supertierras, de las que una de ellas (Kapteyn b) parecía residir en la zona de habitabilidad de la estrella.

Representación artística de Kapteyn b. (Fuente: Wikipedia)

La estrella de Kapteyn captó la atención en 1898 de Jacobus Kapteyn, al observar un movimiento aparente muy elevado, que en su tiempo era el mayor conocido. Ese movimiento era producido por un lado, por la enorme velocidad relativa de la estrella y por otro, por su cercanía a la Tierra, a algo menos de 13 años luz.

El astrónomo holandés Jacobus Katpeyn, descubridor de la estrella 

(Fuente: Wikipedia)

El descubrimiento de Kapteyn b y c fue anunciado en 2014 por un equipo liderado por Guillem Anglada-Escudé, astrofísico catalán doctorado por la Universidad de Barcelona que, tras pasar por distintos centros de investigación, es actualmente profesor en la Universidad Queen Mary de Londres. Aparecía acompañado por la chilena Pamela Arriagada, doctorada en la Pontificia Universidad Católica de Chile y entonces en la Carnegie Institution en Washington y el finlandés Mikko Tuomi que a menudo colabora con Guillem. En el equipo aparecían también investigadores integrantes del IAA (Instituto Astrofísico de Andalucía), como P. J. Amado, actualmente involucrado en el proyecto Cármenes en el observatorio de Calar Alto.

La astrofísica chilena Pamela Arriagada (Fuente: https://dtm.carnegiescience.edu/people/visiting)

Kapteyn b y Kapteyn c parecían ser dos supertierras con masas como mínimo de 4.8 M⊕ y 7 M⊕, respectivamente, con un periodo de rotación de 48,6 días para b, que caía dentro de la zona habitable de la estrella, y de 121,5 días para c, en una zona más fría. Parecían una prueba de que cuando el Universo era joven ya había planetas formándose. El resultado de la investigación combinaba datos de tres observatorios diferentes. Parecía un resultado sólido.

La señal periódica de los dos planetas.

El jarro de agua fría llegó en 2015 cuando Paul Robertson (Universidad del Estado de Pensilvania) argumentó que la periodicidad de 48,6 días de las velocidades radiales medidas para Kapteyn b no estaban producidas por el supuesto planeta sino por la propia rotación de la estrella, que midió en 143 días (Nótese que 143 / 3 ~ 48,6).

Paul Robertson (Fuente: NExSci. http://nexsci.caltech.edu/sagan/2015postdocRecipients.shtml)

Las discusiones científicas son la sal de la Ciencia. En este interesante debate la respuesta no tardó en llegar por el equipo de Anglada (apenas 1 mes) reafirmándose en sus tesis.

Guillem Anglada (Fuente: http://astro.qmul.ac.uk/directory/g.anglada)

Hoy no parece que pueda decirse que los planetas Kapteyn b y c estén confirmados. Sin embargo, tras la reciente publicación (Guinan et al, 2016) de un periodo de rotación de 82-83 días para la estrella basándose tanto en las curvas fotométricas como en la marca Ca II HK de emisión yo diría, hum, que se inclina la balanza a favor de la existencia del extraordinario planeta Kapteyn b.

En unos años empezaremos a disponer de los resultados de instrumentos de velocidad radial que además de operar en el visible lo hacen en el infrarrojo, como el Cármenes de Calar Alto (Almería). Estos dispositivos son en principio más estables y podrán contribuir a mejorar nuestro conocimiento sobre el hallazgo.

Estemos atentos, que esta aventura apasionante no ha hecho sino empezar.

El anuncio del descubrimiento de Kapteyn b y c:

http://arxiv.org/abs/1406.0818

La crítica de Paul Robertson:

http://arxiv.org/abs/1505.02778

La respuesta de los descubridores:

http://arxiv.org/abs/1506.09072

Lo último publicado sobre el tema:

http://arxiv.org/abs/1602.01912

Muchos componentes del equipo que descubrió los planetas trabajaron en el Carnegie Institute durante 2013:

 https://dtm.carnegiescience.edu/people/visiting

Página sobre Guillem Anglada:

http://astro.qmul.ac.uk/directory/g.anglada

Página sobre Pamela Arriagada:

http://www.cata.cl/noticia.php?id=110

Página sobre Paul Robertson:

http://www.personal.psu.edu/pmr19/index.html

Los fascinantes planetas de la estrella de Kapteyn

El anuncio en 2014 de un planeta posiblemente detectado en la zona habitable de la estrella de Kapteyn produjo una profunda conmoción. Impresionó tanto, que el escritor de ciencia ficción Alastair Reynolds escribió un relato corto describiendo la llegada de una sonda a esta estrella. “Desolada Kapteyn (Sad Kapteyn)”:

“Bueno, a trabajar: ¡no sé cómo contaros lo que he encontrado aquí fuera en el entorno de la estrella de Kapteyn! Es verdaderamente un sitio extraordinario, un sistema solar que no se parece a ninguno de los que ya he visitado. ¡Ojalá pudierais estar aquí conmigo, viéndolo con mis ojos!”

(Fuente: Traducción de Cristina Rodríguez López (IAA-CSIC)

http://www.iaa.es/es/content/mundos-antiguos-en-torno-una-estrella-foránea)

Kapteyn b, si existe, es algo más grande que la Tierra (Fuente: Wikipedia)

Había sobrados motivos para tal expectación. Uno de ellos era la cercanía de esta pequeña estrella a la Tierra. Estaba a menos de 13 años luz y aunque no se había demostrado que era habitable, el supuesto planeta (Kapteyn b) parecía estar en la zona en la que un planeta terrestre con la presión atmosférica y el albedo de la Tierra podía tener mares de agua en la superficie.

Otro de los motivos era aún más impactante. Aquella estrella de Kapteyn, a diferencia del resto de estrellas cercanas a la Tierra, no se había formado en el disco de la Vía Láctea. Esta estrella está pasando cerca de nosotros a gran velocidad y ¡venía de otra galaxia!, ¡era originaria de alguna galaxia que en el pasado se había fusionado con la Vía Láctea! Los restos de la pequeña galaxia devorada están por toda la Vía Láctea; su núcleo por ejemplo se considera que es el cúmulo globular Omega Centauri.

Una representación artística de Kapteyn b y el actual cúmulo globular Omega Centauri, que probablemente es el núcleo de la galaxia en la que el planeta nació (Fuente: PHL. Universidad de Puerto Rico)

Pero había más. La estrella era una enana roja que mostraba una abrumadora pobreza en elementos más pesados que el hidrógeno y el helio. Esa escasez era propia de una estrella enormemente antigua. Las estimaciones eran de ¡más de 11.000 millones de años! Aquellos planetas podían haberse formado cuando el Universo contaba solo con algo más de 2.000 millones de años...

“He rebuscado en mis ficheros y ya entiendo por qué me enviasteis a la estrella de Kapteyn. Contrariamente a los otros sistemas que he visitado, este sol y su pequeña familia de mundos no son parte de la familia normal de estrellas que orbitan en el disco y el bulbo de la Galaxia. Ésta es una estrella del halo, un miembro de una población dispersa de estrellas y cúmulos estelares que envuelven la Vía Láctea en una enorme y tenue esfera. Es muy posible que originalmente estas estrellas no formaran parte de nuestra propia Galaxia, sino que fuesen arrancadas de otra después de que se produjese una colisión gravitatoria entre ellas. Algunas de estas estrellas son increíblemente viejas, más antiguas, quizás, que cualquiera de las estrellas del disco.”

Resumiendo, la posible detección de dos exoplanetas (Kapteyn b y Kapteyn c) muy cercanos a la Tierra, de otra galaxia, y posiblemente formados durante los primeros años de vida del propio Universo dejó a todo el mundo fascinado. ¿Cómo sería el presunto planeta Kapteyn b si residiese en la zona de habitabilidad y tuviera 11.000 millones de años? En ese larguísimo período de tiempo, el planeta quizá ya no tendría atmósfera, ni mares, con mucha suerte quizá las ruinas de alguna avanzada civilización perdida, un sitio donde excavar para los arqueólogos del futuro:

“Las ciudades cubren casi por completo toda la superficie de ese mundo; estructuras enormes que deben de haber llegado ¡hasta el espacio! Hay antenas y torres y los restos de lo que pienso que pueden ser ascensores espaciales que llegan hasta órbitas síncronas. También hay una luna con su superficie cubierta por el mismo tipo de arquitectura y evidencias de colonización del segundo planeta, Kapteyn c, en una órbita mucho más fría.”

La Tierra tiene algo menos de 5.000 millones de años, ¿cómo será nuestra civilización dentro de otros 5.000 millones de años? ¿Seguiremos existiendo y habremos colonizado todo el Sistema Solar o bien nos habremos autodestruido?

El pequeño relato en el inglés original de Alastair Reynolds:
http://ph.qmul.ac.uk/ancient-worlds-around-kapteyns-star

El pequeño relato en español:

http://www.iaa.es/es/content/mundos-antiguos-en-torno-una-estrella-foránea

El anuncio del descubrimiento:
http://arxiv.org/abs/1406.0818

http://phl.upr.edu/press-releases/kapteyn

http://www.centauri-dreams.org/?p=30774

Alfa Centauri y Avatar

Todos hemos visto la película de James Cameron. Avatar nos describe cómo podría ser el sistema Alfa Centauri: orbitando en la Zona Habitable de Alfa Centauri A hay un gigante gaseoso llamado Polifemo. Una de sus lunas tiene un gran tamaño y es habitable. Su nombre, claro, es Pandora.

Polifemo y Pandora (Fuente:http://es.james-camerons-avatar.wikia.com/wiki/Polifemo)

Hay bastante acuerdo entre los científicos en que un planeta como Polifemo probablemente no existe, porque habría sido ya detectado por la técnica de la velocidad radial. Esto es seguro en Próxima y en B pero, es verdad que A es bastante difícil de estudiar por esta técnica y es posible que, si el gigante gaseoso no es muy gigante, algo así como un gigante enano, podría, quizá, hum, existir sin haber sido detectado.

Las simulaciones de ordenador de formación de planetas en estrellas binarias ponen de manifiesto la elevada dificultad de los gigantes gaseosos para formarse en estas condiciones. Nuevamente, es improbable pero no imposible. De hecho, ahí tenemos la estrella Gamma Cephei, un sistema de estrellas binario con un planeta con el doble de masa que Júpiter.

Polifemo comparado con Júpiter (Fuente:http://es.james-camerons-avatar.wikia.com/wiki/Polifemo)

Sí podría en cambio haber planetas del tamaño de Pandora en Alfa Centauri. Los científicos que estudian la estabilidad del sistema están de acuerdo en que podría haber orbitando planetas a menos de 2,5 UA y serían estables. Por supuesto la Zona Habitable está dentro de esta distancia y podría contener uno o más planetas terrestres.

Quizá todas nuestras dudas desaparezcan si se termina construyendo ACESat (Alpha Centauri Exoplanet Satellite), el satélite propuesto por Ruslan Belikov. Belikov es un científico del Ames Reseach Center de la NASA especializado en la investigación de coronógrafos de altísima calidad.

Ruslan Belikov (Fuente: NASA)

Como sabemos, fotografiar un planeta orbitando en una estrella no es tema fácil, es como fotografiar una luciérnaga cercana a un luminoso faro. Para solucionar este problema un coronógrafo bloquea la luz de la estrella para poder así observar el tenue planeta que de otra forma no veríamos, ya que la brillante estrella nos deslumbraría.

Pues bien, Belikov ha propuesto la construcción de un telescopio espacial, con un avanzadisimo coronógrafo, dedicado a observar exclusivamente el sistema Alfa Centauri. Sería un telescopio pequeño y razonablemente barato, de apenas 45 kg, con una apertura inferior a 45 cm. Sin embargo, según Belikov, observando continuamente el sistema Alfa Centauri este pequeño telescopio podría detectar planetas terrestres en su zona habitable. Si la propuesta fuera aprobada bien podría estar en órbita en 2020.

La historia de Belikov me recuerda mucho la de otro científico del Ames Research Center, que hace muchos años también propuso un telescopio innovador. Al final, tras 25 años(!) de paciente espera se le hizo caso. Sí, me refiero a William Borucki, el hombre tenaz que desarrolló el glorioso telescopio Kepler, uno de los telescopios espaciales más exitosos de la historia, con el que se han descubierto centenares y centenares de exoplanetas.

¡Esperemos que Belikov tenga más suerte y no tarden tanto en considerar su propuesta!

El telescopio ACESat (youtube.com)

http://blogs.scientificamerican.com/observations/planet-hunters-bet-big-on-a-small-telescope-to-see-alien-earths/
http://danielmarin.naukas.com/2015/10/08/un-telescopio-espacial-para-descubrir-planetas-habitables-alrededor-de-alfa-centauri
http://www.centauri-dreams.org/?p=35434

El Gigante Gaseoso de Epsilon Eridani

Me gustan los mundos ficticios creados por Alastair Reynolds, astrofísico de la ESA que dejó su trabajo para dedicarse de lleno a la ciencia ficción. Son bastante creíbles, aquí tenemos un extracto de su novela Espacio Revelación:

“Por el ojo de buey que había en la pared contigua al camarote del difunto, Volyova podía ver una gigante de gas de color mandarina, en cuyo oscuro polo sur centelleaban áureas tormentas. En estos momentos se encontraban en las profundidades del sistema Epsilon Eridani, moviéndose en ángulo a la eclíptica. Yellowstone estaba a unos días de distancia (…)”

(Epsilon Eridani b, Fuente: Wikipedia)

El sistema de Epsilon Eridani siempre me ha parecido interesante. Está muy cerca, apenas a algo más de 10 años luz. Además es un sistema joven, de menos de 1.000 millones de años, que se encuentra actualmente en una etapa comparable a la del Bombardeo Intenso Tardío que sufrió la Tierra, cuando los gigantes gaseosos perturbaron los masivos cinturones de asteroides del primitivo Sistema Solar. La joven estrella es bastante inestable y violenta, con un ciclo magnético muy acusado e intensas fulguraciones que complican la detección de planetas por el método de la velocidad radial.

Entre 35 y 70 UA el sistema muestra algo parecido a un Cinturón de Kuiper, quizá formado por rocas y hielo, acompañado de otro posible cinturón formado por rocas cercano a las 3 UA. Pues bien, se sospecha que hay un gigante gaseoso cerrando este cinturón, de forma similar a como Júpiter queda por fuera del cinturón de asteroides en el Sistema Solar.

(Cinturones de asteroides de Epsilon Eridani, Fuente: Wikipedia)

La presencia de planetas en Epsilon Eridani ha sido sospechada desde hace mucho tiempo (Campbell et al.1988 y Walker et al. 1995) anunciando una periodicidad entre 5 y 10 años para el planeta. Fue Cumming et al. (1999) el primero en comunicar la periodicidad de 6.9 años que sería posteriormente confirmada por otros autores.

En 2000, Hatzes y su equipo anunciaron el primer estudio completo y razonable sobre la detección del planeta, combinando datos de velocidad radial de fuentes diversas. El planeta (Epsilon Eridani b) propuesto era altamente excéntrico (e = 0.6), con el periodo comentado de 6.9 años y una masa mínima de 0.86 MJup. La distancia era de 3.4 UA.

(Artie Hatzes, el descubridor de Epsilon Eridani b durante una conferencia, Fuente: Youtube)

Ya en 2006, la pequeña distancia de esta estrella desde el Sol permitió la realización de estudios astrométricos, usando sobre todo el HST/FGS. Esta información fue combinada con velocidades radiales actualizadas en Benedict et al. (2006) obteniendo una masa de 1.55±0.24 MJup con una elevada excentricidad de 0.7. Teníamos por tanto un planeta detectado utilizando instrumentos distintos, equipos distintos y dos técnicas, análisis de la velocidad radial y astrometría, completamente diferentes. Aquello parecía una confirmación en toda regla.

Sin embargo, la elevada excentricidad era un problema, pues se correspondía con un periasto de 1 UA y un apoastro de 5.8 UA. Esto haría que el planeta se metiera dentro de uno de los cinturones de partículas de polvo y planetesimales, limpiándolo en pocos años.

Vemos que a medida que pasan los años se van obteniendo datos más precisos de velocidad radial y se van refinando los parámetros de este planeta que parecía confirmado. Hoy se considera que la excentricidad puede estar cerca de 0,25 (Butler, 2006) y no falta quien siga cuestionando el planeta (Anglada Escudé, 2012).

Al margen de que Epsilon Eridani b exista, la presencia de planetas parece incuestionable, como comenta en 2008 Backman et al. la estructura de los cinturones de polvo y planetesimales, no podría entenderse si no hay planetas masivos que los estabilicen, de ahí que se llegue a hablar teóricamente incluso de tres planetas.

Y todos estos esfuerzos son para intentar detectar con precisión un gigante gaseoso, lejos estamos de poder detectar planetas terrestres como el Yellowstone de Espacio Revelación, que es algo así como un super-Titán:

“Las cúpulas eran vitales para la ciudad, pues la atmósfera de Yellowstone (una combinación fría y caótica de nitrógeno y metano, condimentada con hidrocarburos de cadena larga) era mortal. Afortunadamente, el cráter la protegía de los vientos más fuertes y de las riadas de metano líquido, y el caldo de gases calientes que humeaban desde el abismo podía convertirse en aire respirable mediante una tecnología de tratamiento atmosférico relativamente barata y estable(...)”

http://arxiv.org/abs/astro-ph/0009423
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0207512
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0610247
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0607493
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0703300
http://arxiv.org/abs/0810.4564
http://arxiv.org/abs/1101.2227
http://arxiv.org/abs/1202.2570
http://arxiv.org/abs/1211.7263

Alfa Centauri y la extraordinaria historia del planeta fantasma.

Si alguna vez se descubriese un planeta en Alfa Centauri sería una noticia importante, quizá incluso un hecho histórico. Supondría empezar a conocer la estructura del sistema planetario de las estrellas más próximas.

Es por eso que en 2012 la noticia nos dejó a todos fascinados: se había descubierto un planeta en Alfa Centauri B. Su nombre, claro, era Alfa Centauri B b. Es verdad que no estaba en la zona habitable que en esta estrella empieza en 0,7 UA.

(Xavier Dumusque  Fuente: https://www.cfa.harvard.edu/~xdumusqu/Xavier_Dumusque/Welcome.html)

Parecía que Xavier Dumusque, un joven científico del Observatorio de Ginebra, utilizando HARPS había detectado un planeta de tamaño terrestre en una zona demasiado caliente, apenas a 0,04 UA de la estrella con un período orbital de 3,24 días. La intensidad de la señal de velocidad radial era sospechosa, pues arrojaba una K=0,51 m/s, quizá demasiado débil para la sensibilidad de HARPS, que por entonces estaba en algo menos que 1 m/s.

Xavier hizo un esfuerzo importante, eliminando todas las posibles fuentes de ruido, en su mayoría producidas por la propia estrella para quedarse solo con la señal del planeta. Eran numerosas las fuentes de ruido a aislar porque la precisión necesaria era enorme, nunca se había detectado un exoplaneta utilizando la técnica de la velocidad radial con esa precisión. Pero se podía intentar, Alfa Centauri B era una estrella muy tranquila. Con Alfa Centauri A, la estrella más grande del sistema, mucho más inestable, Xavier lo habría tenido mucho más dificil.

(La señal de velocidad radial de Alfa Centauri B b)

El método científico es implacable. Así que pronto llegaron científicos que analizaron los datos objetivamente, desde la más escrupulosa imparcialidad. El más prominente de todos fue Hatzes, un veterano investigador. Hatzes analizó los datos desde otro punto de vista, con otras herramientas estadísticas y sus resultados, publicados en mayo de 2013, no fueron concluyentes. A veces, solo a veces, a él también le salía la señal de 3,24 días. Ni pudo rebatir, ni pudo confirmar el hallazgo. El hipotético planeta le sugería muchísimas dudas, pero al final terminó concluyendo que eran necesarios más datos. Todavía nos quedaba un hilo de esperanza.

Lo siguiente que ocurrió fue tremendo. Alfa Centauri B b parecía estar a solo 0,04 UA de su estrella y por otro lado el sistema A y B parecía estar “de canto”. No era descabellado pensar que podía haber tránsitos, es decir, que el planeta podía pasar exactamente entre nosotros y Alfa Centauri B. No se perdía nada probando.

Brice-Olivier Demory, de la Universidad de Cavendish, en colaboración con el Observatorio de Ginebra, fue quien se encargó de conseguir acceso al telescopio espacial. Le fueron concedidas 16 órbitas del HST, unas 26 horas de julio de 2013.

(Brice-Olivier Demory Fuente: http://www.mrao.cam.ac.uk/~demory/)

Y aquello fue una sorpresa: ¡detectaron un tránsito!, la luminosidad de Alfa Centauri B disminuía en unas 90 ppm, ¡una señal propia de un planeta terrestre!

(El tránsito de Alfa Centauri B c obtenido por Demory)

Demory necesitaba confirmar su tránsito y tuvo que volver a solicitar tiempo en el HST. Pero en un telescopio tan demandado, tuvo que explicar muy bien el motivo por el que quería volver a utilizar el telescopio.

Y la noticia del tránsito corrió como la pólvora entre los científicos. Nada de esto era público porque no había sido publicado, pero aquello parecía una confirmación espectacular y el prestigio en la comunidad científica de Xavier Dumusque, el hombre del planeta, creció enormemente. De hecho pasó a trabajar a la Universidad de Harvard. Y, mientras, la opinión pública no se enteraba de nada.

A Demory le fueron concedidas nuevamente 9 órbitas con 13,5 horas en julio de 2014. Y nuevamente hubo sorpresa: ¡el tránsito no apareció! Además tras un análisis minucioso del tránsito de 2013 parecía que realmente no era el mismo planeta. El planeta del tránsito parecía tener un periodo entre 10 y 20 días, a unas 0,10 ó 0,15 UA. Y le llamaron, claro, Alfa Centauri B c. Los resultados fueron publicados en marzo de 2015.

Finalmente, Rajpaul, de la Universidad de Oxford, publicó en octubre de 2015 un sólido artículo en que mostraba que Alfa Centauri B b no existía y era realmente un artificio de los datos, un “fantasma” (ghost) producido por la estrategia de la obtención de los datos y su temporización.

Xavier fue muy elegante y felicitó enseguida a Rajpaul por su trabajo:

“This is really good work. We are not 100 percent sure, but probably the planet is not there.”
http://news.nationalgeographic.com/2015/10/151028-planet-disappears-alpha-centauri-astronomy-science/

La situación actual (2016) es que Alfa Centauri B b no existe. Pero sobre Alfa Centauri B c (el tránsito) debería realizarse un estudio para desmentir o confirmar el resultado. Y no es fácil. Para detectar un planeta terrestre se necesita bajar de 100 ppm y eso por ahora solo puede hacerse con un telescopio espacial. El HST es un telescopio muy demandado, es difícil conseguir 20 días de su tiempo. El Spitzer no está preparado para estudiar una estrella tan luminosa. Ni Kepler ni TESS están diseñados para realizar trabajos específicos sobre una estrella. Quizá nos queda CHEOPS, que será lanzado en 2017.

Algún día sabremos qué hay en verdad allí. Estemos atentos.

https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1241/eso1241a.pdf
http://arxiv.org/abs/1305.4960
http://arxiv.org/abs/1503.07528
http://arxiv.org/abs/1510.05598

Alfa Centauri, la estrella más próxima

Cuando era más joven leía todo lo que caía en mis manos de Isaac Asimov. Uno de mis libros preferidos era “Alfa Centauri, la estrella más próxima”, un viejo ensayo de los años 80 en el que este gran divulgador elucubraba sobre las estrellas más cercanas y sus posibilidades de tener planetas, mucho antes de que se descubriera el primer exoplaneta:

“Por lo común, cuando se habla de la detección de señales procedentes de otros planetas no se menciona el sistema de Alfa Centauri. Sin embargo, obsérvese que Alfa Centauri A se parece a nuestro Sol tanto como Zeta Tucanae, si no más, y que está a sólo un quinto de la  distancia de ésta. Es más, Alpha Centauri B se parece mucho a Epsilon Eridani, y está separada de nosotros por sólo dos quintos de la distancia de esta estrella. ¿Por qué no  investigar el sistema de Alfa Centauri como un posible hogar de vida y civilización?”

Si este gran hombre de ciencia, fallecido en 1992, pudiera ver los algo así como 2.000 exoplanetas actualmente descubiertos no cabría en sí gozo… Sin embargo, reconozcámoslo, aún no hay ningún planeta confirmado en el sistema Alfa Centauri.

Cuando los navegantes europeos pusieron nombres a las constelaciones del Sur pocos podían adivinar que en el Centauro estaban las estrellas de las noche más cercanas al Sol. Alfa Centauri está a algo más de 4 años luz. El sistema, como sabéis, está formado por tres estrellas: A, de tamaño similar al Sol; B, un poquito más pequeña y fría; y C, una pequeña estrella de intensas fulguraciones, una activa enana roja que también es llamada Próxima Centauri.

Con un periodo orbital de casi 80 años los componentes A y B llegan a acercarse hasta 11 UA para luego alejarse bastante hasta 36 UA en una órbita excéntrica. Como consecuencia de ello, vistos desde la Tierra, la distancia angular que los separa varía mucho. Actualmente en 2016 están demasiado cerca, de hecho no habían estado tan juntos desde hace muchos años. Esto es un problema porque es difícil estudiar B sin que parte de la luz de A se cuele en el telescopio y al revés. Así que ahora los científicos se dedican a mejorar sus instrumentos para que, en unos pocos años cuando las estrellas vuelvan a estar separadas, puedan realizarse estudios del máximo nivel.

Posición aparente de las dos estrellas (Fuente: Wikipedia)

Próxima Centauri es la estrella más próxima al Sol. A menudo en la red se leen cosas como  que hay estrellas más cercanas, se especula con que el Sistema Solar sea un sistema doble y que en la oscuridad de la nube de Oort se esconde una estrella que perturba y precipita los cometas periódicamente… Se argumenta que esta estrella es la causa de la extinción de los dinosaurios y cosas así.

Hoy estas teorías se consideran poco probables. Para mostrarlo basta con  analizar los resultados del satélite WISE. El Wide-field Infrared Survey Explorer es un telescopio sensible al infrarrojo puesto en órbita por la NASA en 2009. Este telescopio fotografió el 99% del cielo y llegó a tomar más de 1,5 millones de imágenes de altísima calidad. Gracias a este instrumento han sido descubiertos decenas y decenas de miles de asteroides. Utilizando los datos del WISE fue posible detectar Luhman 16, un sistema binario de enanas marrones muy débiles a tan solo 6,5 años luz.

Los cuerpos más cercanos al Sol (Fuente: Wikipedia)

Si hubiera en nuestro Sistema Solar algún cuerpo del tamaño de Neptuno a menos de 700 UA WISE lo habría detectado, si hubiera un planeta del tamaño de Júpiter a menos de 1 año luz habría sido detectado. Y, por supuesto, si hubiera otra estrella aunque fuera de pequeño tamaño en el Sistema Solar o incluso bastante más allá también, con toda seguridad, habría sido detectada.

No exagero, más información la podéis obtener aquí:

http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/781/1/4/pdf
https://arxiv.org/abs/1303.2401