El Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) detectó un nuevo exoplaneta el miércoles 17 de mayo con una superficie que podría ser volcánica. Enric Pallé, investigador del Instituto, explica que «el estudio busca averiguar la caracterización del Planeta y conocer su historia evolutiva». La investigación fue posible gracias al satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite).

Mediante el análisis de los brillos se pueden detectar estos planetas, aunque «en su cámara puede haber más de una caída de brillo y hay que identificar si es un planeta o no», afirma Pallé. También utilizaron el telescopio Spitzer y un grupo de observatorios terrestres donde «su función es mirar zonas más pequeñas del cielo con más resolución para saber cada cuánto tiempo caen los astros».

Pallé subraya que «cuando un planeta está más cerca de su estrella la atracción gravitatoria sobre él es más fuerte». Además, añade que «siempre es de día en un lado, lo que hace que sean irradiados de manera continua por la luz y tengan una radiación mil veces más de la que recibe la Tierra».

En la actualidad, el IAC tiene un equipo de investigación especializado en los exoplanetas. «Nos dedicamos a su detección y el estudio de sus propiedades», explica el también profesor de Investigación. Por otra parte, destaca el papel que desempeña el telescopio espacial James Webb como instrumento fundamental para poder observarlos de manera precisa.

El cuerpo pesa el doble que Neptuno, pero también es un poco más grande y, por lo tanto, tiene una densidad similar. Además, los científicos creen que este planeta, llamado LTT 9779b, debería tener un núcleo enorme de alrededor de 28 masas terrestres y una atmósfera que representa alrededor del 9 % de la masa planetaria total.

El sistema tiene alrededor de la mitad de la edad del Sol, con unos dos mil millones de años. Sin embargo, dada la intensa irradiación estelar, no se esperaría que un planeta similar a Neptuno mantuviera su atmósfera durante tanto tiempo, lo que proporciona un enigma intrigante que resolver: ¿cómo llegó a existir un sistema tan improbable?

«LTT 9779 es una estrella similar al Sol ubicada a una distancia de 260 años luz, a un tiro de piedra en términos astronómicos», comenta Enric Pallé, investigador del IAC y coautor del artículo, quien añade que «es muy rica en metales y tiene el doble de hierro en su atmósfera que el Sol, lo que podría ser un indicador clave de que el planeta era originalmente un gigante gaseoso mucho más grande, ya que estos cuerpos se forman preferentemente cerca de las estrellas con mayor abundancia de hierro».

Satélite TESS

Las indicaciones iniciales de la existencia del Planeta se hicieron utilizando el satélite TESS de la NASA, como parte de su misión de descubrir planetas en tránsito orbitando estrellas cercanas y brillantes en todo el cielo. Estos tránsitos se encuentran cuando un planeta pasa directamente frente a su estrella madre, bloqueando parte de la luz de las estrellas, y la cantidad de luz bloqueada revela el tamaño de la compañera.

La señal de tránsito se confirmó rápidamente a principios de noviembre de 2018 como procedente de un cuerpo de masa planetaria, utilizando observaciones tomadas con el instrumento HARPS (High Accuracy Radial-velocity Planet Searcher), montado en el telescopio de 3,6 m en el Observatorio de La Silla, de la ESO, en el norte de Chile. HARPS utiliza el método de la velocidad radial para medir las masas de los planetas y otras características orbitales. Cuando se encuentran objetos en tránsito, las mediciones de velocidad radial confirman la naturaleza planetaria de una manera eficiente. En el caso de LTT 9779b, el equipo pudo confirmar la naturaleza del planeta después de solo una semana de observaciones.

«El descubrimiento de LTT 9779b tan temprano en la misión TESS fue una completa sorpresa. La mayoría de los eventos de tránsito con períodos de menos de un día resultan ser falsos positivos», explica James Jenkins, profesor del departamento de Astronomía de la Universidad de Chile y autor principal del artículo.

La investigación de exoplanetas es una de las áreas que más rápidamente se han desarrollado dentro de la Astrofísica moderna. En tan solo 25 años, se han descubierto más de cuatro mil nuevos mundos, que han visto la luz gracias al fenómeno conocido como tránsito de exoplanetas. Este método consiste en la detección del movimiento reflejo que los planetas causan en sus estrellas o el oscurecimiento periódico de la luz si el planeta atraviesa el disco estelar durante su órbita. Este fenómeno es, actualmente, la mayor fuente de descubrimientos de planetas.

Este estudio de exoplanetas será el protagonista de la séptima edición del foro Global Azure Bootcamp (GAB) que se celebrará el 27 de abril. El proyecto, liderado por los investigadores del IAC Sebastián Hidalgo, Enric Pallé y Diego Hidalgo, se centrará en el descubrimiento de nuevos exoplanetas por el satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA.

Los tránsitos ofrecen una ventaja, y es que los planetas proporcionan una configuración muy favorable para la caracterización de la atmósfera planetaria, ya que parte de la luz estelar la atraviesa de camino a la Tierra. Impresa en esa luz se encuentra la composición química de la atmósfera en forma de características de absorción atómica y molecular.

Encontrar planetas alrededor de las estrellas más brillantes y cercanas a la Tierra

Esta investigación tiene como objetivo principal encontrar planetas alrededor de las estrellas más brillantes y cercanas a la Tierra con el fin de proporcionar los mejores candidatos para el estudio en profundidad de sus propiedades físicas, y en el futuro la búsqueda de posibles signos de vida en su atmósfera. Durante este proyecto se utilizarán la información que nos ha dejado el legado de la misión Kepler para analizar los datos de millones de estrellas observadas con el TESS para obtener sus curvas de luz y aplicar luego algoritmos de machine learning o aprendizaje automático para identificar nuevos exoplanetas. También se pretende descubrir y clasificar, utilizando algoritmos de aprendizaje automático, familias de nuevos fenómenos, tales como planetas en desintegración, estrellas binarias y todo tipo de objetos variables únicos que esperan ser descubiertos.

“Estamos muy entusiasmados con el laboratorio de ciencias de este año y veremos qué podemos hacer todos juntos. El 27 de abril lanzaremos el Laboratorio, y este año nuestra intención es que el día GAB sea sólo el primero”, aclaran los investigadores. “El servidor del laboratorio de ciencias que proporciona curvas de luz para analizar continuará funcionando al menos hasta el final de la misión TESS”.

A través de ‘La vida en el Cosmos’, Pallé profundizó en los métodos que utilizan los astrofísicos y astrónomos para buscar vida en los exoplanetas, aquellos que se encuentran más allá de nuestro Sistema Solar. Para ello, expuso las distintas técnicas indirectas que se emplean en la detección de estos mundos extrasolares: la velocidad radial, la astrometría, los tránsitos y la imagen directa.

Tanto el método de la velocidad radial como el de la astrometría se basan en el efecto gravitacional que ejerce un planeta sobre la estrella entorno a la que orbita. La técnica de la velocidad radial analiza la variación, en la frecuencia, de las ondas lumínicas que nos llegan de la estrella. Esto se detecta a través del desplazamiento, hacia el azul o el rojo, de las líneas espectrales que se obtienen en las observaciones. Mientras que la astrometría trata de identificar con precisión la posición de la estrella y estudiar sus movimientos.

Una técnica muy utilizada para caracterizar mundos extrasolares

Los tránsitos suceden cuando un planeta oculta, en nuestro plano de visión, parte de la luz de su estrella. Entonces, podemos observar cómo la luz de la estrella decae periódicamente. Esta técnica es una de las más utilizadas actualmente para conseguir caracterizar estos mundos extrasolares.

La imagen directa se utiliza cuando existe la posibilidad de cancelar la luz de la estrella, ocultarla en su mayoría, para poder observar lo que hay a su alrededor. Aunque es una técnica que aún no se utiliza en todo su potencial por limitaciones técnicas, se espera que se superen en los próximos años.

“Hay planetas en todas partes, entorno a cada estrella”, subrayó Pallé. Por ello, transmitió su convicción de que, gracias a las próximas generaciones de telescopios, la humanidad será capaz de detectar un planeta habitable, con una atmósfera similar a la nuestra

La emisión de la serie en TVE comenzó el pasado 20 de junio y continuará el 27 del mismo mes con el lanzamiento de la serie “Universo sostenible” a través del programa «La aventura del saber» de La 2 de TVE. Se trata de una serie de innovación transmedia para la divulgación de la ciencia que permite la posibilidad de interacción a través del botón rojo de cualquier Smart TV. La serie cuenta con la colaboración de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT Ciencia e Innovación) del Ministerio de Economía, Industria y Competitividad y de la compañía Microsoft Corporation.

La iniciativa responde a un proyecto donde profesionales de la comunidad científica universitaria española exponen algunos de los grandes temas de interés social. La multidifusión digital del conjunto de la coproducción se emitirá, además de por La 2 de TVE, también a través de contenedores de Internet, webs de cada universidad participante en el proyecto y la propia de CRUE Universidades Españolas, así como en las principales redes sociales.

Garantizar un futuro sostenible para todos es uno de los objetivos prioritarios de la investigación académica. De esta manera, con este formato las universidades pretenden dar a conocer aquellos avances científicos y sociales que pueden facilitar las actividades cotidianas de las personas y contribuir a la mejora de su calidad de vida. Con ello, aparte de la transferencia tecnológica y de conocimiento al tejido industrial y la sociedad, también comunican y divulgan a la ciudadanía sus resultados y experiencias.

Las 27 universidades que participan son, concretamente, la Autónoma de Barcelona, Barcelona, Castilla la Mancha, Católica de Murcia, Córdoba, Europea, Extremadura, Granada, Illes Balears, Internacional de Andalucía, Internacional Menéndez Pelayo, La Laguna, Málaga, Miguel Hernández de Elche, Murcia, Nacional de Educación a Distancia UNED, Politécnica de Cartagena, Politécnica de Madrid, Politècnica de Valencia, Salamanca, Santiago de Compostela, Sevilla, València, Valladolid, Vic, Vigo y Zaragoza.

Guo Chen, investigador postdoctoral en el IAC y primer autor del artículo, explica que «las características particulares nos han permitido realizar un análisis detallado de su rica composición atmosférica». Asimismo, el experto asegura que «la presencia de litio es muy valiosa para comprender la historia evolutiva y podría arrojar luz sobre los mecanismos de formación». De hecho, la estrella anfitriona también es rica en esta sustancia, lo que podría indicar que una del tipo AGB o una supernova enriquecieron la nube de material a partir de la que se originó esta estructura.

Enric Pallé, experto de la corporación y coautor de esta indagación, señala que también han encontrado posibles signos de agua. «Si bien esta detección no es estadísticamente significativa, ya que los rasgos de H20 son débiles en el espectro visible, nuestros datos indican que en el infrarrojo cercano se deberían confirma su presencia». En este sentido, Chen cree que este «también será ejemplo para análisis futuros con telescopios espaciales como el James Webb, las cuales revelarán la naturaleza de WASP-127b».

Todas las observaciones se han realizado utilizando el OSIRIS del GTC, del Observatorio Roque de los Muchachos, en Garafía (La Palma). Los Observatorios del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y el Gran Telescopio CANARIAS (GTC) forman parte de la red española de Infraestructuras Científicas y Técnicas Singulares (ICTS).

Su relación con el Instituto de Astrofísica de Canarias comienzó en 1984. ¿Por qué se decantó por este organismo situado en las Islas? «En ese momento, el Instituto tenía la convocatoria de plazas para hacer tesis doctorales en la modalidad de astrofísico residentes. Ese llamamiento se había iniciado un año antes y ofrecía la posibilidad a jóvenes licenciados para estar aquí durante tres años. En la actualidad, estas convocatorias se siguen desarrollando, pero esa fue la que me trajo aquí. Había ganado la plaza y la posibilidad de desarrollar mi tesis en la Institución. Fue un motivo científico el que me invitó a venir a Canarias».

«Dirigir el Instituto de Astrofísica es un desafío diario»

El 2 de agosto de 2013 se convierte en director del IAC. ¿Cómo ha sido su experiencia al frente de la institución durante estos 5 años? «Dirigir el Instituto de Astrofísica es un desafío diario. Existen muchos problemas que hay que resolver constantemente, pero a la vez es muy gratificante estar al frente de una organización que trabaja por la ciencia y que tiene personas muy implicadas. Es importante tener un equipo entregado con la tecnologías, la enseñanza y la divulgación científica. Además, he podido seguir haciendo algo de investigación, compatibilizando ambas labores. Esto me hace pensar que la experiencia ha sido muy positiva».

El instituto es un centro de investigación de reconocimiento internacional. ¿Cree que su localización en las Islas, región ultraperiférica, es una ventaja o un inconveniente? «El centro crece porque hay un cielo especial en Canarias. En las cumbres de las dos islas, Tenerife y La Palma, este tiene características excepcionales para desarrollar la investigación astronómica. No habría sido posible crear un instituto como este en otro sitio. Una vez que se decide que la exploración de ese cielo puede conducir a una investigación puntera, también aquí, el instituto se estructura en equipos de investigación, de instrumentación, de formación y una administración. Todo esto acompañado de los mejores telescopios que hay en el mundo, tanto en el espacio como en cualquiera de nuestros observatorios. Para que esto funcione, hay que realizar una investigación puntera».

Una vez construido, el TMT será el telescopio terrestre más avanzado y potente de la historia, así como el más grande del hemisferio norte.¿Qué posibilidades existen en este momento de que vaya a parar a La Palma? «La intensión inicial es que sea construido en las cumbres de Hawái, pero existe oposición a que se instale en el lugar establecido por razones culturales y religiosas. Se hizo una convocatoria para buscar un sitio alternativo y la ganamos. Ahora mismo, somos el lugar alternativo al archipiélago hawaiano. Las posibilidades de que venga el telescopio no son pequeñas. El conflicto está muy enconado. La situación está en manos del poder judicial y, quizás, esto se resuelva a partir de junio. En octubre de este año, la Junta de Directores del TMT tomará la decisión teniendo en cuentas las sentencias, el nivel de oposición que pueda haber allí y nuestras circunstancias. En la Isla Bonita, los permisos de instalación aún están en trámites porque las autoridades españolas no los han aprobado. En la actualidad, hay un 50 % de posibilidades de que el Thirty Meter Telescope venga a La Palma».

¿Qué podría aportar un telescopio de tanta envergadura? «Tendrá una capacidad óptica tremenda y permitirá abordar programas de observación que hoy en día no podemos realizar con los medios de los que disponemos. Dará la posibilidad de estudiar la composición química de la atmósfera de planetas del tamaño de la Tierra. Esto es fundamental para tratar de descubrir si existe algún tipo de actividad biológica en ellos. Además, proporcionará un abanico de investigaciones a emprender. Es un desafío desde el punto de vista tecnológico, y por consiguiente, científico. En caso de que viniera a parar aquí, nosotros como institución, y la industria relacionada, nos veríamos muy beneficiados».

«Esperamos que la ayuda para el satélite Ariel sea significativa, pero aún no lo podemos afirmar»

El 22 de marzo de este año, salía una información en la que se hablaba de un proyecto, la misión Ariel, de la Agencia Espacial Europea con la participación del IAC. Este estudio pretende dar a conocer cómo se forman y evolucionan los sistemas planetarios y sus atmósferas. ¿Qué papel tomarán dentro del proyecto? «La implicación está aún por decidir. El investigador que lleva este proyecto, el doctor Enric Pallé, tiene que proponer la involucración a nivel tecnológico y científico que tendrá nuestro organismo. Esto se acordará con centros de toda Europa que son los que dirigen el Consorcio que va a desarrollar el satélite Ariel, con el fin de llegar a un acuerdo. La distribución suele hacerse de manera progresiva y en función de los recursos que puedan conseguir de los gobiernos que apoyan estos proyectos científicos. Esto está aún por decidir en nuestro país. Esperamos que la ayuda sea significativa, pero aún no lo podemos afirmar».

En 22 de diciembre, anunciaban que un grupo de alumnos del máster en Astrofísica de la ULL y del IAC detectó, en el Observatirio del Teide, la nova más brillante, junto con otra, en la galaxia de Andrómeda. ¿Cómo ve el futuro de este descubrimiento? «En el cielo, con frecuencia, ocurren fenómenos explosivos. Esto sucede con estrellas de muchos tipos, en particular esta es una nova. Ahora, lo que corresponde a la ciencia es realizar un seguimiento para estudiar su evolución temporal. Estos sucesos ocurren con mucha frecuencia, tenemos múltiples casos que seguir y muchos proyectos que hay que realizar en los telescopios. Estos fenómenos transitorios deben llevar una monitorización a lo largo de tiempo y en distintos rangos del espectro electromagnético. No solo con telescopios terrestres, sino a través de observatorios espacial. Esa combinación de programas es la que hacemos para que todos los equipos de investigación saquen sus investigaciones adelante».