Un planeta en órbita a la Estrella de Barnard

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A apenas seis años luz de nuestro sistema solar se encuentra una pequeña estrella roja, de apenas una sexta parte del tamaño del Sol. Este sistema estelar es el segundo más cercano al nuestro, después del sistema Centauri. Esta estrella fue descubierta a finales del siglo XIX, y durante principios del siglo XX un astrónomo notó que tenía un movimiento particularmente rápido en el cielo. Este astrónomo se llamaba Edward Emerson Barnard, y tras años de estudio concluyó que se trataba de la estrella conocida con mayor movimiento propio. Ahora este astro lleva su nombre, hablamos de la Estrella de Barnard.

Vecindario solar

El vecindario solar

La estrella de Barnard ha sido desde hace décadas una de las mayores obsesiones de los equipos dedicados a la búsqueda de exoplanetas. Desde que durante los años 60 se sugiriese por primera vez la presencia de cuerpos orbitando a su alrededor, la estrella ha sido objeto de una intensa monitorización que una y otra vez ha acabado rechazando la hipótesis.

Hasta hoy

Un equipo internacional liderado por Ignasi Ribas (IEEC – UAB), y del que formo parte, acaba de anunciar el descubrimiento de un pequeño planeta en órbita a la estrella. Se trata de una super-Tierra fría, situada en la linea de hielo de su sistema. El planeta tiene una masa mínima de 3 masas terrestres y tarda 233 días en completar una órbita a su estrella. Este mundo, con mucha probabilidad helado, podría tener una temperatura de – 170º en su superficie, haciéndolo inhóspito para la vida tal y como la conocemos.

Linea de congelamiento en el sistema solar

Linea de hielo en el sistema solar

El artículo será publicado en la revista Nature mañana, 15 de Noviembre.

El descubrimiento ha sido llevado a cabo mediante la medida de velocidades radiales de su estrella, acumulando más de 700 medidas, tomadas a lo largo de casi dos décadas  con los mejores instrumentos disponibles en el mundo. El grueso de las observaciones se agrupa entre HARPS, HIRES y CARMENES, tres espectrógrafos de alta resolución preparados para la búsqueda de exoplanetas. Los dos primeros se encuentran entre los instrumentos con más éxito en la detección de exoplanetas, mientras que CARMENES es un recién llegado, instalado en el observatorio de Calar Alto. Además de ellos, han contribuido a este descubrimiento el instrumento gemelo de HARPS, HARPS-N, y los espectrógrafos UVES, APF y PFS.

 

La baja baja amplitud de la curva de velocidad radial (apenas 1.2 m/s, la velocidad a la que camina una persona), combinada con el largo periodo orbital, ha hecho que fuese necesario este inmenso esfuerzo para su detección. Nunca antes se había detectado un planeta de tan baja masa a tan largo periodo usando medidas de velocidad radial.

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Curva de velocidad radial de la Estrella de Barnard

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Piet van de Kamp

La historia de la búsqueda de exoplanetas alrededor de la Estrella de Barnard es una de las historias más fascinantes de la astronomía moderna. Empezamos a finales de los años 30, cuando Piet van de Kamp comienza a estudiar la estrella, buscando detectar los pequeños movimientos que un planeta causaría en la posición de la estrella en el cielo. Pasamos a los años 60, y el mismo Piet van de Kamp publicó haber detectado un minúsculo movimiento circular en su posición en el cielo. La estrella de Barnard estaría supuestamente acompañada de un planeta mayor que Jupiter, que sería la causa de dicho movimiento. Poco después presentó un refinamiento de las medidas, anunciando entonces la presencia de dos planetas. Casi de inmediato, otros astrónomos trataron de confirmar los descubrimientos de van de Kamp, ninguno tuvo éxito. A cada intento fallido fueron aumentando las dudas sobre el descubrimiento de los planetas de la estrella de Barnard, hasta que tiempo después se descubrió que la mayor parte de los movimientos detectados por van de Kamp coincidían con los trabajos de mantenimiento y mejora del telescopio utilizado. Piet van de Kamp nunca desistió de su empeño por convencer a la comunidad científica de que sus planetas eran reales, pero el consenso desde entonces ha sido que se trata de un efecto instrumental derivado de esos trabajos de mantenimiento. Ahora sabemos que hay al menos un planeta en órbita a la Estrella de Barnard… pero no es ninguno de los que defendía van de Kamp. De hecho hoy sabemos que es imposible que haya ningún planeta tan masivo en órbita a esta pequeña estrella.

 

La historia de van de Kamp ha sido siempre un aliciente extra a la hora de estudiar la Estrella de Barnard, pero también un llamamiento a la precaución. Las señales derivadas de la presencia de exoplanetas, en especial si estos son de baja masa, son siempre sutiles. La construcción de instrumentos específicamente diseñados para su detección ha eliminado muchos de los problemas que existían en el pasado, y ha permitido que podamos encontrar planetas más pequeños de lo que antes podía imaginarse, pero aun así no elimina todos los riesgos. El análisis de las series de datos usadas en el descubrimiento presentado hoy ha pasado por un escrutinio que yo, personalmente, no había visto en ninguno de los trabajos en los que había participado. Muchos grupos analizaron los datos de manera independiente, usando técnicas de análisis que cubren desde los métodos clásicos (más sencillos), hasta los complejos modelos de análisis global actuales. Además de estudiar la serie completa, se estudiaron las series de cada instrumento de manera independiente, y se estudiaron diferentes maneras de combinar sus datos. La detección de la señal en varios de ellos de forma independiente, además de en la serie conjunta, se consideró un requisito indispensable desde el principio. Además del estudio de las series de velocidad radial ha habido un exhaustivo análisis de las series de indicadores espectroscópicos y las curvas de luz, de cara a descartar que se trate de una señal inducida por actividad estelar.

“Todos hemos trabajado muy duro para obtener este resultado”, dice Guillem Anglada-Escudé, investigador de la Queen Mary University of London y co-líder del estudio. “Esta colaboración ha sido organizada dentro del contexto del proyecto RedDots, que ha permitido usar e incorporar mediciones de instrumentos obtenidos por todo el mundo, incluyendo astrónomos semi-profesionales coordinados por AAVSO”

 

Pese a todo, un descubrimiento de esta magnitud, y con esta historia a sus espaldas, llama a la prudencia. Las observaciones continuarán, el trabajo de análisis continuará.  Cuesta imaginar que vayamos a abandonar el estudio de la Estrella de Barnard en un futuro próximo.

“Después de un cuidadoso análisis, estamos seguros al 99% de que el planeta está ahí, pues es la explicación que mejor encaja con nuestros observaciones”, asegura Ignasi Ribas. “Sin embargo, debemos ser prudentes y recoger más datos para poder estar seguros, porque las variaciones naturales del brillo de la estrella debidas a las manchas estelares o a ciclos de actividad podrían producir efectos similares a los detectados”

Poco a poco vamos poblando el vecindario solar. Sabíamos ya de la presencia de un pequeño planeta en órbita a Proxima Centauri (4.2 años luz), otros en Epsilon Eridani (10 años luz), Ross 128 (11 años luz), otros dos en Gliese 15 A (11.6 años luz) y de un sistema completo en Tau Ceti (11.8 años luz). Muchos más antes de llegar a 20 años luz de distancia. Ahora Barnard b, a 6 años luz de distancia, se une a este distinguido grupo de los exoplanetas más cercanos.

“Este descubrimiento supone un avance significativo en la búsqueda de  exoplanetas alrededor de nuestros vecinos estelares, con la esperanza de, finalmente, encontrar uno que tenga las condiciones adecuadas para albergar vida”. Cristina Rodríguez-López, investigadora del Instituto de Astrofísica de Andalucía

Amanecer en Barnard b

Amanecer en Barnard b

 

El equipo que ha hecho posible este fantástico descubrimiento está formado por I. Ribas (Institut de Ciències de l’Espai, España & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, España), M. Tuomi (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, Reino Unido), A. Reiners (Institut für Astrophysik Göttingen, Alemania), R. P. Butler (Department of Terrestrial Magnetism, Carnegie Institution for Science, USA), J. C. Morales (Institut de Ciències de l’Espai, Spain & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, España), M. Perger (Institut de Ciències de l’Espai, España & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, España), S. Dreizler (Institut für Astrophysik Göttingen, Alemania), C. Rodríguez-López (Instituto de Astrofísica de Andalucía,España), J. I. González Hernández (Instituto de Astrofísica de Canarias España & Universidad de La Laguna, España), A. Rosich (Institut de Ciències de l’Espai, España & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, España), F. Feng (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, Reino Unido), T. Trifonov (Max-Planck-Institut für Astronomie, Alemania), S. S. Vogt (Lick Observatory, University of California, USA), J. A. Caballero (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, España), A. Hatzes (Thüringer Landessternwarte, Alemania), E. Herrero (Institut de Ciències de l’Espai, España & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, España), S. V. Jeffers (Institut für Astrophysik Göttingen, Alemania), M. Lafarga (Institut de Ciències de l’Espai, España & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, España), F. Murgas (Instituto de Astrofísica de Canarias, España & Universidad de La Laguna, Españan), R. P. Nelson (School of Physics and Astronomy, Queen Mary University of London, Reino Unido), E. Rodríguez (Instituto de Astrofísica de Andalucía, España), J. B. P. Strachan (School of Physics and Astronomy, Queen Mary University of London, Reino Unido), L. Tal-Or (Institut für Astrophysik Göttingen, Alemania & School of Geosciences, Tel-Aviv University, Israel), J. Teske (Department of Terrestrial Magnetism, Carnegie Institution for Science, USA & Hubble Fellow), B. Toledo-Padrón (Instituto de Astrofísica de Canarias, España & Universidad de La Laguna, España), M. Zechmeister (Institut für Astrophysik Göttingen, Alemania), A. Quirrenbach (Landessternwarte, Universität Heidelberg, Alemania), P. J. Amado (Instituto de Astrofísica de Andalucía, España), M. Azzaro (Centro Astronómico Hispano-Alemán, España), V. J. S. Béjar (Instituto de Astrofísica de Canarias, España & Universidad de La Laguna, España), J. R. Barnes (School of Physical Sciences, The Open University, Reino Unido), Z. M. Berdiñas (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile), J. Burt (Kavli Institute, Massachusetts Institute of Technology, USA), G. Coleman (Physikalisches Institut, Universität Bern, Suiza), M. Cortés-Contreras (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, España), J. Crane (The Observatories, Carnegie Institution for Science, USA), S. G. Engle (Department of Astrophysics & Planetary Science, Villanova University, USA), E. F. Guinan (Department of Astrophysics & Planetary Science, Villanova University, USA), C. A. Haswell (School of Physical Sciences, The Open University, Reino Unido), Th. Henning (Max-Planck-Institut für Astronomie, Germany), B. Holden (Lick Observatory, University of California, USA), J. Jenkins (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile), H. R. A. Jones (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, Reino Unido), A. Kaminski (Landessternwarte, Universität Heidelberg, Alemania), M. Kiraga (Warsaw University Observatory, Polonia), M. Kürster (Max-Planck-Institut für Astronomie, Alemania), M. H. Lee (Department of Earth Sciences and Department of Physics, The University of Hong Kong), M. J. López-González (Instituto de Astrofísica de Andalucía, España), D. Montes (Dep. de Física de la Tierra Astronomía y Astrofísica & Unidad de Física de Partículas y del Cosmos de la Universidad Complutense de Madrid, España), J. Morin (Laboratoire Univers et Particules de Montpellier, Université de Montpellier, Francia), A. Ofir (Department of Earth and Planetary Sciences, Weizmann Institute of Science. Israel), E. Pallé (Instituto de Astrofísica de Canarias, España & Universidad de La Laguna, España), R. Rebolo (Instituto de Astrofísica de Canarias, España, & Consejo Superior de Investigaciones Científicas & Universidad de La Laguna, España), S. Reffert (Landessternwarte, Universität Heidelberg, Alemania), A. Schweitzer (Hamburger Sternwarte, Universität Hamburg, Alemania), W. Seifert (Landessternwarte, Universität Heidelberg, Alemania), S. A. Shectman (The Observatories, Carnegie Institution for Science, USA), D. Staab (School of Physical Sciences, The Open University, Reino Unido), R. A. Street (Las Cumbres Observatory Global Telescope Network, USA), A. Suárez Mascareño (Observatoire Astronomique de l’Université de Genève, Suiza & Instituto de Astrofísica de Canarias, España), Y. Tsapras (Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Alemania), S. X. Wang (Department of Terrestrial Magnetism, Carnegie Institution for Science, USA), and G. Anglada-Escudé (School of Physics and Astronomy, Queen Mary University of London, Reino Unido & Instituto de Astrofísica de Andalucía, España).

A candidate super-Earth planet orbiting near the snow line of Barnard’s star (NATURE)

A candidate super-Earth planet orbiting near the snow line of Barnard’s star (pre-print publico)