"Esto es excelente ciencia de la forma más emocionante y sorprendente", dice Didier Queloz, líder del equipo que hizo las observaciones. "Hicimos todo lo posible para saber cómo se ve el objeto descubierto por el satélite CoRoT y encontramos un sistema único."
En febrero de 2009, se anunció que el satélite CoRoT había descubierto un pequeño exoplaneta alrededor de una estrella bastante poco excepcional llamada TYC 4799-1733-1. El anuncio se hizo un año después de la detección y después de varios meses de cuidadosas mediciones con muchos telescopios terrestres. La estrella, ahora conocida como CoRoT-7, está ubicada hacia la constelación de Monoceros (el Unicornio) a unos 500 años-luz de distancia. Levemente más pequeña y más fría que nuestro Sol, también se piensa que CoRoT-7 es más joven, con una edad de unos 1.500 millones de años.
Cada 20,4 horas y durante poco más de 60 minutos cada vez, el planeta transita en frente de la estrella, eclipsando una tresmilésima parte de su luz[1]. Este planeta, designado como CoRoT-7b, está a sólo 2,5 millones de kilómetros de distancia de su estrella madre, o 23 veces más cerca que la distancia de Mercurio al Sol. Tiene un radio alrededor de un 80% mayor que el de la Tierra.
La serie inicial de mediciones, sin embargo, no pudo entregar la masa del exoplaneta. Tal resultado requiere mediciones extremadamente precisas de la velocidad de la estrella, que es jalada un poco por el tirón gravitacional del exoplaneta que la orbita. El problema en el caso de CoRoT-7b es que estas débiles señales se llegan a confundir con las manchas producidas por la actividad estelar y que consisten en regiones más frías en la superficie de la estrella. Por lo tanto, la señal principal está ligada a la rotación de la estrella, que hace una revolución completa en unos 23 días.
Para obtener una respuesta, los astrónomos tuvieron que recurrir al mejor dispositivo de búsqueda de exoplanetas en el mundo, el High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS o Buscador de Planetas por Velocidad Radial de Alta Precisión), espectrógrafo instalado en el telescopio de 3,6 metros de ESO en el Observatorio La Silla en Chile.
"A pesar de que HARPS es seguramente imbatible a la hora de detectar pequeños exoplanetas, las mediciones de CoRoT-7b resultaron ser tan demandantes que tuvimos que juntar 70 horas de observaciones de la estrella," dice el co-autor François Bouchy.
HARPS cumplió, permitiendo a los astrónomos extraer la señal de las 20,4 horas de los datos. Esta cantidad los llevó a inferir que CoRoT-7b tiene una masa de unas cinco veces la masa de la Tierra, ubicándolo en la rara compañía de uno de los exoplanetas más livianos encontrado hasta ahora.
"Puesto que la órbita del planeta está alineada de modo que lo vemos cruzando la cara de su estrella madre -se dice que está transitando- podemos medir, y no sólo inferir, la masa del exoplaneta, que es la más pequeña que ha sido medida con precisión en exoplanetas[2]", dice Claire Moutou, miembro del equipo. "Más aún, como tenemos tanto el radio como la masa, podemos determinar la densidad y tener una idea más clara de la estructura interna de este planeta".
Con una masa mucho más cercana a la de la Tierra que, por ejemplo, las 17 masas Tierra del gigante helado Neptuno, CoRoT-7b pertenece a una categoría de exoplanetas "súper Tierra". Alrededor de una docena de estos cuerpos han sido detectados, a pesar de que en el caso de CoRoT-7b, esta es la primera vez que ha sido medida la densidad de un exoplaneta tan pequeño. La densidad calculada es cercana a la de la Tierra, sugiriendo que la composición del planeta es similarmente rocosa.
"CoRoT-7b resultó una proeza de mediciones astronómicas. Las soberbias curvas de luz del telescopio espacial CoRoT nos proporcionaron las mejores mediciones de radio, y HARPS, las mejores mediciones de masa para un exoplaneta. Ambas fueron necesarias para descubrir un planeta rocoso con la misma densidad de la Tierra," dice Artie Hatzes.
CoRoT-7b se gana otra distinción como el exoplaneta más cercano a su estrella madre que se conozca, lo que también lo convierte en el más rápido: orbita su estrella a una velocidad de más de 750.000 kilómetros por hora, más de siete veces más rápido que el movimiento de la Tierra en torno al Sol. "De hecho, CoRoT-7b está tan cerca que el lugar bien puede verse como el Infierno de Dante, con una temperatura probable en su 'cara-diurna' sobre los 2.000 grados y menos 200 grados en su cara nocturna. Los modelos teóricos sugieren que el planeta puede tener lava u océanos hirvientes en su superficie. Con condiciones tan extremas este planeta definitivamente no es un lugar para que se desarrolle vida", dice Queloz.
Como un testimonio adicional a la sublime precisión de HARPS, los astrónomos encontraron en sus informaciones que CoRoT-7b alberga a otro exoplaneta un poco más lejano que CoRoT-7b. Designado como CoRoT-7c, circula en torno a su estrella madre en 3 días y 17 horas y tiene una masa de unas ocho veces la de la Tierra, de modo que también clasificó como una súper Tierra. A diferencia de CoRoT-7b, este mundo hermano no pasa frente a su estrella visto desde la Tierra, de modo que los astrónomos no pueden medir su radio y, por lo tanto, su densidad.
Dados estos hallazgos, CoRoT-7 aparece como la primera estrella conocida que tiene un sistema planetario compuesto por dos súper Tierras de corto período, una de las cuales transita a su estrella madre.
Notas:
[1] Vemos exactamente el mismo efecto en nuestro Sistema Solar cuando Mercurio o Venus transitan el disco solar, tal como Venus hizo el 8 de junio de 2004. En los siglos pasados tales eventos fueron usados para estimar la distancia Sol-Tierra, con implicaciones extremadamente útiles para la astrofísica y mecánica celestial.
[2] Gliese 581e, también descubierto con HARPS, tiene una masa mínima de alrededor del doble de la masa de la Tierra, pero la geometría exacta de la órbita no está definida, haciendo que su masa real sea desconocida. En el caso de CoRoT-7b, como el planeta está transitando, la geometría está bien definida, permitiendo a los astrónomos medir la masa del planeta con precisión.
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