Una búsqueda prometedora de exolunas se encontró con un problema astrofísico familiar
El Telescopio Espacial James Webb es lo bastante sensible, en principio, como para ayudar a los astrónomos a detectar una luna aproximadamente análoga a la de la Tierra. Pero un nuevo preprint que describe observaciones del cercano sistema TOI-700 muestra cómo esa promesa puede verse derrotada por la propia estrella.
Investigadores del MIT, Harvard y la Universidad de Chicago usaron JWST para seguir dos planetas del tamaño de la Tierra en la zona habitable de TOI-700, una estrella enana M a unos 100 años luz de la Tierra. Los planetas objetivo, TOI-700 d y TOI-700 e, se consideraban candidatos especialmente fuertes para albergar lunas estables debido a sus características y órbitas. Sin embargo, en lugar de encontrar una señal definitiva de exoluna, el equipo halló que el ruido del comportamiento de la superficie estelar enterró eficazmente el tipo de sutil firma de tránsito que esperaban ver.
El resultado no es una detección, pero sigue siendo una medición importante de los límites prácticos de la búsqueda de exolunas con las herramientas actuales. JWST mejoró mediciones clave de los propios planetas, pero la variabilidad de la estrella anfitriona siguió siendo lo bastante fuerte como para ocultar la señal más pequeña de una luna.
El objetivo: dos planetas del tamaño de la Tierra en la zona habitable
TOI-700 ya había llamado la atención porque alberga múltiples planetas conocidos, incluidos dos mundos del tamaño de la Tierra en la zona habitable de la estrella. En el nuevo trabajo, los investigadores informan de mediciones mejoradas para ambos. Refinaron en un orden de magnitud las estimaciones orbitales de los planetas y afinaron las mediciones de radio en un factor de dos a tres.
Para TOI-700 d, el artículo informa un radio de 1,145 veces el de la Tierra. Para TOI-700 e, el radio es 0,919 veces el de la Tierra. Ese es el tipo de planetas que invitan de forma natural a especular sobre estabilidad a largo plazo, clima y si una luna podría influir en la evolución planetaria de maneras vagamente comparables a la historia de la propia Tierra.
La motivación no es solo sentimental. Se cree que la Luna de la Tierra ha tenido consecuencias profundas para este planeta, entre ellas estabilizar la inclinación axial y moderar los cambios climáticos. Una luna puede alterar las mareas, la rotación y potencialmente la historia ambiental más amplia de un mundo. Encontrar un análogo Tierra-Luna en otro lugar sería por tanto algo más que una curiosidad. Abriría otra dimensión en la búsqueda de sistemas potencialmente favorables para la vida.
JWST tenía la sensibilidad bruta, pero la estrella se interpuso
Según el preprint, JWST debería poder detectar una señal de luna parecida a la Tierra bajo las condiciones adecuadas. El equipo estimó que identificar un análogo de Luna en este sistema requeriría medir una caída de la luz estelar de unas 20 partes por millón. Eso está dentro de las capacidades del telescopio.
El obstáculo no fue una debilidad instrumental. Fue contaminación astrofísica procedente de la estrella. Al analizar los datos, el equipo identificó un patrón repetitivo de ruido rojo causado por la granulación estelar, el burbujeo y la ebullición del plasma en la superficie de la estrella. En TOI-700, esta señal oscilaba aproximadamente cada 16 minutos y tenía una amplitud de unas 46 partes por millón.
Eso significaba que el ruido estelar era mucho mayor que suficiente para borrar la señal del tamaño de una exoluna que el equipo esperaba aislar. En efecto, JWST podía medir cambios de brillo exquisitamente débiles, pero la propia estrella variaba a la escala y cadencia equivocadas para que la búsqueda de la luna tuviera éxito de forma limpia.
Esto recuerda que el factor limitante en astronomía de precisión a menudo no es solo el telescopio. Incluso cuando el hardware funciona según lo previsto, el cielo puede seguir siendo complicado.
Lo que los investigadores sí pudieron concluir
Aunque las observaciones no aportaron evidencia de una luna alrededor de ninguno de los dos planetas, el estudio sí acotó el espacio de parámetros. El equipo concluyó que, con este nivel de sensibilidad y bajo las condiciones de ruido observadas, sus datos solo eran capaces de detectar lunas más grandes que Ganímedes en ciertas órbitas. Eso deja un amplio margen para que lunas más pequeñas, incluidas análogas más cercanas a la Luna de la Tierra en tamaño, sigan sin verse.
En otras palabras, la no detección no prueba que TOI-700 d y e carezcan de lunas. Muestra que, si existen, no produjeron una señal lo bastante limpia en este conjunto de datos como para sobresalir por encima de la variabilidad intrínseca de la estrella. Esa es una distinción importante en un campo donde los resultados nulos todavía pueden moldear la estrategia de observación futura.
El trabajo también mejora el valor científico del propio sistema TOI-700. Mediciones orbitales y de tamaño más precisas ayudan a refinar modelos de los planetas, sus tránsitos y los tipos de observaciones de seguimiento que pueden ser más informativas. Incluso sin un descubrimiento de exoluna, la campaña apretó la comprensión de uno de los sistemas multi-planetarios cercanos más interesantes disponibles para seguir estudiando.
Por qué esto importa para la búsqueda más amplia de exolunas
Las exolunas siguen siendo esquivas no porque falte interés entre los astrónomos, sino porque las señales son extraordinariamente sutiles. Detectar un planeta ya es difícil. Detectar una luna alrededor de ese planeta requiere una lectura más delicada del tiempo, el brillo y la geometría del sistema. El resultado de TOI-700 muestra que las propias estrellas pueden ser la fuente decisiva de incertidumbre, incluso en sistemas que sobre el papel parecen favorables.
Esa lección importará a medida que los astrónomos prioricen objetivos futuros. Las estrellas cercanas, los planetas de la zona habitable y la sensibilidad de clase JWST son todos valiosos. Pero quizá haya que ponderar el comportamiento estelar con más peso al decidir dónde es más probable que tenga éxito una búsqueda de exolunas.
El estudio marca, por tanto, tanto un avance técnico como una decepción. Demuestra lo que JWST puede hacer en la caracterización planetaria y qué tipos de ruido estelar todavía pueden frustrar el siguiente nivel de descubrimiento. Por ahora, la búsqueda de un gemelo Tierra-Luna continúa. TOI-700 sigue siendo un objetivo atractivo, pero la estrella ha dejado claro que cualquier luna allí no será fácil de revelar.
Este artículo se basa en la cobertura de Universe Today. Lee el artículo original.
Originally published on universetoday.com
