James Webb ayuda a descubrir un nuevo planeta en el sistema Kepler-51 Copiar al portapapeles
POR: Luis Moctezuma
4 diciembre, 2024
Kepler-51 es un sistema en el que se conocen tres planetas “super algodonados”. Sin embargo, el análisis de su tirón gravitacional indica que al menos existe un cuarto planeta en aquel sistema.
Eso concluye una investigación realizada por investigadores de las universidades de Osaka y la Estatal de Pensilvania (Penn State). Para su estudio recurrieron a datos del Telescopio Espacial James Webb (JWST).
Un sistema planetario más grande de lo previsto
Kepler-51 es un sistema planetario poco común. Hasta ahora se le conocen tres planetas con densidad ultrabaja, de ahí que se tome la analogía del algodón para describirlos como “super algodonados”.
El estudio citado comenzó con un análisis del tercer planeta conocido: Kepler-51d. Los investigadores lo observaron desde el Telescopio Espacial James Webb.
La oportunidad de observarlo casi se perdió porque el tránsito del planeta frente a sus estrella fue antes de lo previsto. De acuerdo con los modelos, el planeta debía pasar frente a su estrella dos horas después del momento en que lo hizo.
Para confirmar los datos se realizaron observaciones desde telescopios terrestres. La mejor explicación que encontraron los investigadores es que existe un cuarto planeta en el sistema que influye con su gravedad en el movimiento de los otros planetas del sistema.
Los resultados se exponen en un artículo publicado en la revista científica Astronomical Journal. Lleva por título “Un cuarto planeta en el sistema Kepler-51 revelado por las variaciones en el tiempo de tránsito”.
“Los planetas súper algodonados son muy inusuales debido a que tienen una masa y densidad muy bajas”, explicó al medio electrónico Eurek Alert Jessica Libby-Roberts, quien participó en el estudio. Ella trabaja para el Centro de Exoplanetas y Mundos Habitables para Miembros Posdoctorales.
La investigadora explica que los tres planetas conocidos en torno a la estrella Kepler-51 tienen un tamaño similar al de Saturno. Sin embargo, su masa es unas cuantas veces mayor a la de la Tierra. Esto les da una densidad similar a la del algodón de azúcar.
“Creemos que tienen núcleos diminutos y atmósferas enormes de hidrógeno o helio, pero cómo se formaron estos extraños planetas y cómo sus atmósferas no fueron barridas por la intensa radiación de su joven estrella ha quedado un misterio”, comenta Libby-Roberts.
Al estudiar el tercero de los planetas conocidos, se encontraron con la presencia de al menos uno más. Y la investigadora de Penn State menciona que ahora tendrán qué explicarlo también.
Uno de los métodos más comunes al investigar planetas que realizan órbitas alrededor de otras estrellas distintas a nuestro Sol es observar los tránsitos. El brillo de la estrella disminuye cuando el planeta pasa frente a ella desde nuestro punto de vista.
Después de observar regularmente a un planeta de otro sistema solar se reconoce el tiempo que tarda en completar una órbita. Algunas veces se retrasa o adelanta ligeramente por la influencia gravitacional de otro planeta cercano. Los pequeños cambios que se producen reciben el nombre de variaciones de tiempo en el tránsito.
Las observaciones de Kepler-51d llevan algunos años. En 2022 no fue posible observarlo desde el telescopio del Laboratorio Davey en Penn State. El James Webb ofrecía una ventaja en este sentido.
En 2023 también se realizaron observaciones desde el Observatorio Punto Apache (APO) y el tiempo de la órbita coincidió con las predicciones del modelo. En junio de ese año se usaron al mismo tiempo APO y JWST de forma simultánea para observar al planeta.
“Después de reiniciar frenéticamente nuestros modelos y examinar los datos descubrimos una ligera caída en el brillo estelar inmediatamente cuando empezamos a observar con APO, que terminó siendo el inicio del tránsito -2 horas antes, ¡lo cual está muy por encima de la ventana de incertidumbre de 15 minutos de nuestros modelos!”, relata Libby-Roberts.
Kento Masuda explica que la única posibilidad para la variación es la influencia de un cuarto planeta. Él es profesor asociado de ciencias de la Tierra y del Espacio en la Universidad de Osaka y participó en el estudio.
“Estábamos realmente desconcertados por la aparición temprana de Kepler-51d, y ninguna cantidad de ajuste fino del modelo de tres planetas podría explicar una discrepancia tan grande”, detalla el investigador.
Para confirmar sus sospechas los investigadores recurrieron a datos de otros observatorios estelares. Entre sus fuentes está el archivo del telescopio espacial Kepler y el Satélite de Estudio de Exoplanetas en Tránsito de la NASA. También realizaron nuevas observaciones con el Telescopio Espacial Hubble y el telescopio del Instituto Tecnológico de California en el Observatorio Palomar.
De acuerdo con Masuda, los datos que obtuvieron consideran 14 años de observaciones de Kepler-51d. Esto permitió considerar la posibilidad de un cuarto planeta en el sistema, con una órbita mayor a la de los planetas interiores que se conocen.
Por ahora los investigadores no han observado directamente a Kepler-51e. No es posible confirmar si, al igual que sus vecinos planetarios, tiene una densidad ultrabaja.
Lo que se infiere por ahora es que la órbita de Kepler-51e dura 264 días. Además, su distancia respecto a la estrella del sistema es ligeramente mayor a la que mantiene Venus respecto a nuestro Sol.
“Continuar mirando las variaciones de los tiempos de tránsito podría ayudarnos a descubrir planetas que están más lejos de sus estrellas y podría ayudar en nuestra búsqueda de planetas que potencialmente podrían apoyar la vida”, señala Libby-Roberts.
Los investigadores continúan analizando los datos que se tienen sobre Kepler-51d obtenidos con el Telescopio Espacial James Webb. Esto ayudará a comprender mejor este enigmático sistema planetario.