Astrónomos escanearon 12 planetas en busca de señales extraterrestres mientras estaban frente a sus estrellas
Por Matt Williams
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TOI 1338 b es un planeta circumbinario que orbita alrededor de sus dos estrellas. Fue descubierto por TESS. Crédito de la imagen: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA/Chris Smith |
El Telescopio Robert C. Byrd Green Bank (GBT), parte del Observatorio Green Bank en Virginia Occidental, es el radiotelescopio de plato único más importante del mundo. Entre su plato de 100 metros (328 pies), apertura desbloqueada y excelente precisión de superficie, el GBT proporciona una sensibilidad sin precedentes en longitudes de onda de milímetro a metro, de muy alta a extremadamente alta frecuencia (VHF a EHF). Desde 2017, también se convirtió en uno de los principales instrumentos utilizados por Breakthrough Listen y otros institutos dedicados a la Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (SETI).
Recientemente, un equipo internacional de investigadores del Instituto SETI, Breakthrough Listen y varias universidades escanearon doce exoplanetas en busca de signos de actividad tecnológica (también conocidas como "firmas tecnológicas"). Sus observaciones se cronometraron para que coincidieran con los planetas que pasaban frente a su sol en relación con el observador (es decir, haciendo un tránsito). Si bien la encuesta no detectó ninguna evidencia definitiva de firmas tecnológicas, identificaron dos señales de radio de interés que justifican una observación de seguimiento. Esta nueva técnica podría expandir enormemente el campo de SETI y crear todo tipo de oportunidades para futuras investigaciones.
El equipo fue dirigido por Sofia Z. Sheikh, una estudiante graduada del Instituto SETI y el Centro de Investigación SETI de Berkeley (UC Berkeley), y otros miembros de un programa SETI de posgrado dirigido por el Centro de Inteligencia Extraterrestre de Penn State (PSETIC). A ellos se unieron equipos de Breakthrough Listen, el Centro de Exoplanetas y Mundos Habitables (CEHW), el Centro Internacional para la Investigación de Radioastronomía (ICRAR) y varias universidades e institutos de investigación. El artículo que detalla su investigación está programado para ser publicado en The Astronomical Journal.
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Frank Drake con el Telescopio de Green Bank. Crédito: NRAO/NSF/AUI |
La búsqueda de señales de radio ha sido una convención establecida de SETI desde que se realizó la primera encuesta en 1961. Este fue el Proyecto Ozma, dirigido por el difunto y legendario astrofísico de Cornell Frank Drake, por quien se nombró la Ecuación de Drake. En los últimos años, el campo de SETI se ha expandido considerablemente, con radiotelescopios de próxima generación y nuevas técnicas de análisis de datos (muchas de las cuales incorporan aprendizaje automático) están disponibles. Los tipos de firmas tecnológicas que los investigadores podrían buscar también se están expandiendo, con propuestas que van desde energía dirigida y neutrinos hasta ondas gravitacionales.
Sin embargo, las transmisiones de radio siguen siendo la firma tecnológica más buscada, y las encuestas de radio han avanzado exponencialmente gracias al hardware recientemente desarrollado y las técnicas computacionales de vanguardia. Como Sheikh le dijo a Universe Today por correo electrónico:
“La radio SETI tradicional se está expandiendo exponencialmente, con nuevas fuentes de financiación y nuevos radiotelescopios que están surgiendo en el cielo (por ejemplo, MeerKAT)”, dijo. “Además, muchos científicos nuevos se están involucrando en el campo, incluidos estudiantes y expertos en otros subcampos que están aplicando sus habilidades al desafío de la firma tecnológica. ¡Es muy emocionante ser parte de SETI en un momento tan dinámico!”
Sin embargo, encontrar evidencia de señales de radio artificiales sigue siendo desalentador y requiere conjuntos potentes, un tiempo de observación considerable y un compromiso y paciencia inmensos por parte de los equipos de investigación. Además, existe una creciente preocupación entre los investigadores de SETI de que la mayor parte del espacio de búsqueda (no solo en términos de espacio físico sino también posibles tipos de firmas tecnológicas) aún está sin explorar. Según Sheikh y su equipo, esto crea la oportunidad de montar nuevos proyectos que podrían llenar las regiones inexploradas del "espacio de parámetros":
“El problema clásico con SETI es el problema de la “aguja en un pajar”: incluso si alguien está haciendo todo lo posible para llamar nuestra atención, el espacio es grande y hay tantas formas que un mensaje podría tomar (incluso si solo restringe el espacio de posibilidades, o espacio de parámetros, al espectro radioeléctrico). Por lo tanto, ayuda si tratamos de descubrir lugares, horas o frecuencias especiales que podrían ser ubicaciones más probables para los mensajes que cualquier punto aleatorio”.
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La placa Pioneer. El diagrama en la esquina superior izquierda muestra el hidrógeno experimentando la transición responsable de las emisiones de radio en la longitud de onda de 21 cm. Crédito: NASA |
Estos se conocen como “Puntos Schelling”, un concepto de la teoría de juegos donde dos o más personas llegan a la misma solución por defecto y en ausencia de comunicación. Los ejemplos incluyen lugares como el Centro Galáctico, donde algunos investigadores de SETI creen que es más probable que se encuentren civilizaciones, o frecuencias como 1420 MHz. También conocida como “hidrógeno” o “línea de 21 centímetros”. esta frecuencia corresponde al cambio en el estado de energía del hidrógeno neutro. Los investigadores de SETI consideran favorables las ondas de radio en esta frecuencia, ya que pueden penetrar grandes nubes de polvo en el medio interestelar (ISM).
Para su estudio, Sheikh y sus colegas consultaron datos de 12 exoplanetas identificados por el Telescopio Espacial Kepler. Estos planetas se detectaron mediante la fotometría de tránsito, donde se utilizan caídas periódicas en la luminosidad de una estrella para confirmar la presencia de exoplanetas y restringir su tamaño y períodos orbitales. El GBT recopiló datos sobre estos exoplanetas Kepler mientras realizaban tránsitos de sus respectivas estrellas el 25 de marzo de 2018. El objetivo era ver si las transmisiones de radio coincidían con estos tránsitos, una señal infalible de una civilización avanzada que intenta comunicarse. Dijo Sheikh:
“Para este proyecto en particular, usamos los centros de tránsitos planetarios como Puntos de Schelling. En otras palabras, cronometramos nuestras observaciones de manera que el exoplaneta de interés estuviera alineado con su estrella anfitriona y el sistema solar. Ese es un momento que conocemos (observando la caída en el brillo cuando el planeta pasa frente a su estrella), y es un momento que cualquier vida potencial en el exoplaneta también conocería; por lo tanto, es "mutuamente derivable".
Si bien la transmisión de un mensaje constante consume mucha energía, este método reduce la transmisión a una ventana específica mutuamente derivable. Esto reduce drásticamente los costos de enviar mensajes al espacio al tiempo que aumenta significativamente las probabilidades de detectar mensajes. Sheikh y sus colegas son los primeros en utilizar esta técnica en una búsqueda de firmas tecnológicas de radio. Y aunque no detectaron ninguna firma tecnológica, su estudio pionero ha establecido un procedimiento que hará que encuestas similares sean mucho más fáciles de montar en el futuro.
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Impresión artística del sistema TRAPPIST-1, que muestra dos de sus siete planetas en tránsito frente a la estrella. Crédito: NASA |
“Este fue un estudio piloto para la idea de los tránsitos como puntos de Schelling, y la investigación futura ampliará la muestra para incluir significativamente más exoplanetas”, concluyó. “Esto es especialmente relevante con los próximos proyectos comensales como COSMIC en ngVLA, que inspeccionará el cielo casi constantemente; con tantos datos nuevos en camino, saber exactamente cuándo y dónde buscar nos ayudará a priorizar las señales potencialmente reales sobre el creciente fondo de interferencia de radiofrecuencia de la Tierra”.
Dos mundos similares a la Tierra cercanos encontrados en el punto ideal para que la vida sobreviva
Por David Nield
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Los exoplanetas están en la zona habitable para la vida. (Alejandro Suárez Mascareño/IAC/NASA) |
En la búsqueda de vida en otros planetas, acaban de abrirse un par de pistas prometedoras: los astrónomos han identificado dos mundos con masas similares a la Tierra, ubicados en la zona habitable alrededor de una estrella enana roja llamada GJ 1002.
La zona habitable alrededor de una estrella es el punto ideal entre que un planeta sea demasiado caliente o demasiado frío para albergar vida. Para estar en esta zona, los planetas deben estar orbitando su estrella a una distancia donde, teóricamente, podría haber agua líquida en su superficie.
"GJ 1002 es una estrella enana roja, con apenas un octavo de la masa del Sol", dice la astrofísica Vera María Passenger del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) en España. "Es una estrella bastante fría y débil. Esto significa que su zona de habitabilidad está muy cerca de la estrella".
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Impresión artística de dos planetas de la masa de la Tierra orbitando la estrella GJ 1002. (Alejandro Suárez Mascareño/Inés Bonet/IAC) |
Si bien todavía estamos muy lejos de confirmar la vida extraterrestre o incluso el agua corriente, GJ 1002b y GJ 1002c están cumpliendo todos los requisitos hasta el momento, y a solo 16 años luz de distancia de nuestro Sistema Solar, están cerca de donde estamos en el Universo, astronómicamente hablando.
Dos instrumentos de observación espacial, ESPRESSO (Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations) y CARMENES (Calar Alto high-Resolution search for M dwarfs with Exoearths with Near-infrared and optical Echelle Spectrographs), tuvieron que usarse en conjunto para detectar la estrella y sus planetas.
Esto se debe a que la tenue luz que emana del GJ 1002 requiere instrumentos de gran sensibilidad y precisión para reconocer sus firmas. El equipo de investigación utilizó 139 observaciones espectroscópicas (medidas de radiación en el espacio profundo) tomadas entre 2017 y 2021 para detectar los planetas.
Hasta ahora, no sabemos mucho sobre estos cuerpos celestes, excepto dónde están ubicados. GJ 1002b es el más cercano a su estrella y tarda poco más de 10 días en completar una órbita; GJ 1002c está más lejos, con una órbita de poco más de 20 días.
La buena noticia es que la proximidad relativamente cercana de GJ 1002b y GJ 1002c significa que es más fácil realizar observaciones más detalladas. El siguiente paso será evaluar sus atmósferas en función de la luz que reflejan o del calor que emiten.
“El futuro espectrógrafo ANDES para el telescopio ELT de ESO, en el que participa el IAC, podría estudiar la presencia de oxígeno en la atmósfera de GJ 1002c”, dice el astrofísico Jonay I. González Hernández del IAC.
Ahora tenemos un total de 5,000 exoplanetas, planetas fuera de nuestra Tierra, que se han observado. A medida que mejoran los telescopios y los algoritmos de procesamiento de datos, podemos detectar objetos más pequeños y más alejados de la Tierra.
Gracias a estas mejoras en la tecnología, estamos cada vez más cerca de poder medir las firmas químicas de la vida en estos planetas distantes, aunque estén a años luz de distancia en el espacio.
“La naturaleza parece empeñada en mostrarnos que los planetas similares a la Tierra son muy comunes”, dice el astrofísico Alejandro Suárez Mascareño del IAC. "Con estos dos, ahora conocemos siete en sistemas planetarios muy cerca del Sol".
Dos exoplanetas pueden ser principalmente agua, según el Hubble y el Spitzer de la NASA
Aunque los telescopios no pueden observar directamente las superficies de los planetas, sus densidades indican que son más ligeros que los mundos rocosos pero más pesados que los dominados por el gas.
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En esta ilustración, el exoplaneta Kepler-138 d está en primer plano y Kepler-138 c está a la izquierda. En el fondo, Kepler 138 b pasa frente a su estrella madre. Las bajas densidades de Kepler-138 c y Kepler-138 d indican que deben estar compuestos en gran parte por agua. Crédito: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI) |
Un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Montreal encontró evidencia de que dos exoplanetas que orbitan alrededor de una estrella enana roja son "mundos de agua", donde el agua constituye una gran fracción de todo el planeta. Estos mundos, ubicados en un sistema planetario a 218 años luz de distancia en la constelación de Lyra, no se parecen a ningún planeta que se encuentre en nuestro sistema solar.
El equipo, dirigido por Caroline Piaulet del Instituto de Investigación de Exoplanetas (iREx) de la Universidad de Montreal, publicó hoy un estudio detallado de este sistema planetario, conocido como Kepler-138, en la revista Nature Astronomy.
Piaulet y sus colegas observaron los exoplanetas Kepler-138c y Kepler-138d con los telescopios espaciales de la NASA Hubble y el retirado Spitzer y descubrieron que los planetas podrían estar compuestos en gran parte por agua. Estos dos planetas y un compañero planetario más pequeño más cercano a la estrella, Kepler-138b, habían sido descubiertos previamente por el Telescopio Espacial Kepler de la NASA. El nuevo estudio también encontró evidencia de un cuarto planeta.
No se detectó agua directamente en Kepler-138c y d, pero al comparar los tamaños y masas de los planetas con los modelos, los astrónomos concluyen que una fracción significativa de su volumen, hasta la mitad, debería estar hecha de materiales más livianos que la roca pero más pesado que el hidrógeno o el helio (que constituyen la mayor parte de los planetas gigantes gaseosos como Júpiter). El más común de estos materiales candidatos es el agua.
"Anteriormente pensábamos que los planetas que eran un poco más grandes que la Tierra eran grandes bolas de metal y roca, como versiones ampliadas de la Tierra, y por eso los llamamos súper-Tierras", explicó Björn Benneke, coautor del estudio y profesor de astrofísica en la Universidad de Montreal. “Sin embargo, ahora hemos demostrado que estos dos planetas, Kepler-138c y d, son de naturaleza bastante diferente y que una gran fracción de su volumen total probablemente esté compuesta por agua. Es la mejor evidencia hasta ahora de los mundos acuáticos, un tipo de planeta que los astrónomos teorizaron que existía durante mucho tiempo”.
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Esta ilustración muestra secciones transversales de la Tierra y el exoplaneta Kepler-138d. Las mediciones de la densidad de Kepler-138d sugieren que podría tener una capa de agua que constituya más del 50% de su volumen, a una profundidad de aproximadamente 1243 millas (2000 kilómetros). Crédito: Benoit Gougeon (Universidad de Montreal) |
Con volúmenes de más de tres veces el de la Tierra y masas el doble, los planetas c y d tienen densidades mucho más bajas que la Tierra. Esto es sorprendente porque la mayoría de los planetas apenas un poco más grandes que la Tierra que se han estudiado en detalle hasta ahora parecían ser mundos rocosos como el nuestro. La comparación más cercana, dicen los investigadores, sería algunas de las lunas heladas en el sistema solar exterior que también están compuestas en gran parte por agua que rodea un núcleo rocoso.
“Imagínese versiones más grandes de Europa o Encelado, las lunas ricas en agua que orbitan alrededor de Júpiter y Saturno, pero que se acercan mucho más a su estrella”, explicó Piaulet. "En lugar de una superficie helada, albergarían grandes envolturas de vapor de agua".
Los investigadores advierten que es posible que los planetas no tengan océanos como los de la Tierra directamente en la superficie del planeta. “La temperatura en la atmósfera de Kepler-138d probablemente esté por encima del punto de ebullición del agua, y esperamos una atmósfera espesa y densa hecha de vapor en este planeta. Solo que, bajo esa atmósfera de vapor, potencialmente podría haber agua líquida a alta presión, o incluso agua en otra fase que ocurre a altas presiones, llamada fluido supercrítico”, dijo Piaulet.
En 2014, los datos del telescopio espacial Kepler de la NASA permitieron a los astrónomos anunciar la detección de tres planetas que orbitan alrededor de Kepler-138. Esto se basó en una caída medible en la luz de las estrellas cuando el planeta pasó momentáneamente desde su estrella.
Benneke y su colega Diana Dragomir, de la Universidad de Nuevo México, tuvieron la idea de volver a observar el sistema planetario con los telescopios espaciales Hubble y Spitzer entre 2014 y 2016 para captar más tránsitos de Kepler-138d, el tercer planeta en el sistema, con el fin de estudiar su atmósfera.
Un nuevo exoplaneta en el sistema
Los dos mundos acuáticos posibles, Kepler-138c y d, no están ubicados en la zona habitable, el área alrededor de una estrella donde las temperaturas permitirían agua líquida en la superficie de un planeta rocoso. Pero en los datos de Hubble y Spitzer, los investigadores también encontraron evidencia de un nuevo planeta en el sistema, Kepler-138e, en la zona habitable.
Este planeta recién descubierto es pequeño y está más lejos de su estrella que los otros tres, y tarda 38 días en completar una órbita. Sin embargo, la naturaleza de este planeta adicional sigue siendo una pregunta abierta porque no parece transitar por su estrella anfitriona. Observar el tránsito del exoplaneta habría permitido a los astrónomos determinar su tamaño.
Con Kepler-138e ahora en la imagen, las masas de los planetas previamente conocidos se midieron nuevamente a través del método de variación de tiempo de tránsito, que consiste en rastrear pequeñas variaciones en los momentos precisos de los tránsitos de los planetas frente a su estrella causada por el atracción gravitacional de otros planetas cercanos.
Los investigadores tuvieron otra sorpresa: descubrieron que los dos mundos acuáticos Kepler-138c y d son planetas "gemelos", con prácticamente el mismo tamaño y masa, mientras que anteriormente se pensaba que eran drásticamente diferentes. Por otro lado, se confirma que el planeta más cercano, Kepler-138b, es un pequeño planeta con la masa de Marte, uno de los exoplanetas más pequeños conocidos hasta la fecha.
“A medida que nuestros instrumentos y técnicas se vuelven lo suficientemente sensibles para encontrar y estudiar planetas que están más lejos de sus estrellas, podríamos comenzar a encontrar muchos más de estos mundos acuáticos”, concluyó Benneke.
Modificado por orbitaceromendoza
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