Los planetas del tamaño de la Tierra son comunes en la galaxia

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Artículo publicado por Robert Sanders el 8 de enero de 2013 en UC Berkeley

Un análisis de los tres primeros años de datos de la misión Kepler de la NASA, que ya ha descubierto miles de potenciales exoplanetas, contiene buenas noticias para los que buscan mundos habitables más allá de nuestro Sistema Solar.

Demuestra que, el 17 por ciento de todas las estrellas similares al Sol, tienen planetas de una o dos veces el diámetro de la Tierra orbitando cerca de su estrella anfitriona, de acuerdo con un equipo de astrónomos de la Universidad de California en Berkeley, y la Universidad de Hawái en Manoa.

Exoplaneta

Exoplaneta


Esta estimación incluye planetas que orbitan a sus estrellas a una distancia de un cuarto del radio orbital terrestre – muy por debajo de la órbita de Mercurio – que es el límite actual de la capacidad de detección de Kepler. Más pruebas sugieren que la fracción de estrellas que tienen planetas del tamaño de la Tierra, o ligeramente mayores, orbitando a distancias similares a la de la Tierra, puede alcanzar el 50 por ciento.

El equipo – el estudiante graduado en la UC Berkeley Erik Petigura, el antiguo becario de posdoctorado en la UC Berkeley Andrew Howard, ahora en la plantilla del Instituto para Astronomía de la Universidad de Hawái, y el profesor de astronomía en la UC Berkeley, Geoff Marcy – informaron de sus hallazgos en la sesión dedicada a Kepler el pasado 8 de enero, durante la reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Long Beach, California.

“Nuestro resultado principal es que la frecuencia de planetas aumenta conforme disminuyes de tamaño, pero no aumenta hasta los planetas del tamaño de la Tierra – permanece constante por debajo del doble del diámetro de la Tierra”, comenta Howard.

Francois Fressin del Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica presentó unos resultados casi idénticos el día anterior en la reunión, informando de que una de cada seis estrellas, o al menos 17 000 millones de estrellas en la Vía Láctea, tienen un planeta del tamaño de la Tierra en una órbita similar a la de Mercurio.

Los planetas de una o dos veces el tamaño de la Tierra no son necesariamente habitables. Las concienzudas observaciones del equipo de Petigura demuestran que planetas con dos o tres veces el diámetro de la Tierra son normalmente como Urano o Neptuno, que tienen un núcleo rocoso rodeado por gases de hidrógeno y helio y, tal vez, agua. Los planetas más cercanos a la estrella pueden incluso ser mundos acuosos – planetas con océanos de kilómetros de profundidad por encima de un núcleo rocoso.

No obstante, los planetas de entre una y dos veces el diámetro de la Tierra, pueden ser rocosos y, si se sitúan en la zona de habitabilidad – no demasiado caliente, ni demasiado fría, sino a la temperatura adecuada para el agua líquida – podrían dar soporte a la vida.

“Un objetivo de Kepler es responder a una pregunta que nos hemos hecho desde la época de Aristóteles: ¿qué fracción de estrellas como el Sol tienen un planeta similar a la Tierra?”, señala Howard. “Aún no la hemos contestado, pero Kepler ha encontrado suficientes planetas como para que podamos realizar estimaciones estadísticas”.

Las estimaciones se basan en una mejor comprensión del porcentaje de planetas de planetas mayores que el tamaño de la Tierra que Kepler pasa por alto debido a las incertidumbres en la detección, lo cual, según las estimaciones del equipo, debe ser de uno entre cuatro, o un 25 por ciento.

Buscando planetas del tamaño de la Tierra en órbitas terrestres

Para encontrar planetas, el telescopio Kepler capta repetidas imágenes de 150 000 estrellas en una región del cielo en la constelación de Cygnus. Los datos se analizan mediante software de ordenador – la “tubería” – en busca de estrellas que atenúen su brillo brevemente como resultado de un planeta que pase frente a ellas, lo que se conoce como tránsito. Para planetas del tamaño de Júpiter, la estrella puede atenuarse un 1 por ciento, una parte entre 100, lo que es fácilmente detectable. Para planetas tan pequeños como la Tierra, sin embargo, la atenuación de la estrella es de una parte entre 10 000, y es fácil que se pierda entre el ruido, apunta Petigura.

Petigura pasó dos años diseñando un software, conocido como TERRA, acrónimo de Transiting Exoearth Robust Reduction Algorithm (Algoritmo Robusto de Reducción de Tránsitos de Exotierras), que es muy similar a la tubería de Kepler. El equipo de la UC Berkeley/Hawái proporcionó a TERRA planetas simulados para poner a prueba la eficiencia del software para detectar planetas del tamaño de la Tierra.

“Puede parecer una locura pasar dos años rehaciendo lo que el equipo de Kepler ya ha hecho, pero la pregunta que nos hacemos: ¿cuántos planetas del tamaño de la Tierra estamos pasando por alto? – es tan importante que queríamos hacerlo de forma independiente para una validación cruzada”, señala.

“Erik es realmente brillante”, dice Marcy, que fue el director de investigación de Petigura cuando era estudiante en la UC Berkeley. “Él solo ha escrito un software de análisis de datos partiendo de cero, inspirándose en la experiencia del equipo Kepler de la NASA y su tubería. Cuanta más gente trabaje en esto, y más análisis independientes haya, mejor”.

Tras medir cuidadosamente la fracción de planetas que TERRA pasó por alto, el equipo corrigió este problema y llevó a cabo un análisis detallado de 12 de los 13 cuartos de observaciones de Kepler disponibles libremente en Internet. Identificaron 129 planetas similares a la Tierra, variando en tamaño de casi seis veces el diámetro de la Tierra, al diámetro de Marte. 37 de estos planetas no fueron identificados en los informes iniciales de Kepler.

El análisis confirmó que la frecuencia de planetas aumenta conforme disminuye el tamaño, algo de lo que Howard y el equipo de Kepler informaron el año pasado. Tal vez el 1 por ciento de estrellas tienen planetas del tamaño de Júpiter, mientras que un 10 por ciento tienen planetas del tamaño de Neptuno. Marcy comparó esto con las rocas de una playa – los bloques grandes son raros, las piedras son más comunes, los guijarros, extremadamente abundantes.

Al contrario que en la playa, donde los granos de arena y las motas son abundantes, el equipo de Petigura estima que la abundancia de planetas deja de aumentar, aproximadamente, en el doble del diámetro de la Tierra, y se mantiene constante hasta el tamaño de la Tierra, el límite de su análisis. Esto corrige la idea del anterior artículo de Howard, sobre que la frecuencia de los planetas del tamaño de la Tierra decrece por debajo del doble del diámetro de la Tierra.

“Hace un año, Kepler había encontado apenas unos pocos planetas menores que el diámetro de la Tierra, mucho menos de lo que se esperaría si se extrapolase hacia abajo la abundancia de planetas mayores”, comenta Petigura. El recuento de planetas que ha pasado por alto Kepler aún indica que las “Tierras grandes” son un tercio de la abundancia esperada si la tendencia al alza siguiese por debajo del doble del diámetro de la Tierra.

Howard apunta, sin embargo, que si el 17 por ciento de todas las estrellas tienen planetas del tamaño de la Tierra dentro de una órbita como la de Mercurio, “¿dónde se encuentran en nuestro Sistema Solar? Tal vez es una anomalía en comparación con la gran variedad de estrellas”.

El trabajo de Petigura estuvo patrocinado por una beca para estudiantes graduados de la Fundación Nacional de Ciencia.


Autor: Robert Sanders
Fecha Original: 8 de enero de 2013
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