Descubren un planeta solitario del tamaño de la Tierra a la deriva en la Vía Láctea

Astrónomos anunciaron el descubrimiento del más pequeño planeta libre de gravitación de una estrella, del tamaño de la Tierra, encontrado hasta la fecha. Hasta el momento se han descubierto más de 4000 planetas extrasolares. Aunque muchos de los conocidos no se parecen a los de nuestro sistema solar, tienen una cosa en común: todos orbitan alrededor de una estrella.

Sin embargo, las teorías de la formación y evolución de planetas predicen la existencia de planetas que flotan libremente (solitarios), gravitacionalmente no unidos a ninguna estrella. De hecho, hace unos años, astrónomos polacos del equipo del Experimento de lente óptica gravitacional (OGLE) del Observatorio Astronómico de la Universidad de Varsovia, proporcionaron la primera evidencia de la existencia de tales planetas en la Vía Láctea.

Ahora anunciaron el descubrimiento del planeta solitario más pequeño encontrado hasta la fecha. Los exoplanetas solo se pueden observar directamente en raras ocasiones. Por lo general, los astrónomos encuentran planetas mediante observaciones de la luz de la estrella anfitriona del planeta. Por ejemplo, si un planeta cruza por delante del disco de su estrella madre, el brillo observado de la estrella cae periódicamente en una pequeña cantidad, lo que provoca los llamados tránsitos. También pueden medir el movimiento de la estrella causado por el planeta.

Los planetas que flotan libremente no emiten prácticamente ninguna radiación y, por definición, no orbitan ninguna estrella anfitriona, por lo que no pueden descubrirse utilizando métodos tradicionales de detección astrofísica. Sin embargo, los planetas se pueden detectar mediante un fenómeno astronómico llamado microlente gravitacional.

La microlente es el resultado de la teoría de la relatividad general de Einstein: un objeto masivo (la lente) puede desviar la luz de un objeto de fondo brillante (la fuente). La gravedad de la lente actúa como una enorme lupa que dobla y magnifica la luz de estrellas distantes. "Si un objeto masivo (una estrella o un planeta) pasa entre un observador terrestre y una estrella fuente distante, su gravedad puede desviar y enfocar la luz de la fuente. El observador medirá un breve brillo de la estrella fuente", explica en un comunicado el doctor Przemek Mroz, investigador postdoctoral en el Instituto de Tecnología de California y autor principal del estudio.

"Las posibilidades de observar microlentes son extremadamente escasas porque tres objetos (fuente, lente y observador) deben estar alineados casi perfectamente. Si observáramos una sola estrella fuente, tendríamos que esperar casi un millón de años para ver la fuente microlente", agrega.

Esta es la razón por la que los estudios modernos que buscan eventos de microlentes gravitacionales están controlando cientos de millones de estrellas en el centro de la Vía Láctea, donde las posibilidades de microlentes son más altas. El estudio OGLE, dirigido por astrónomos de la Universidad de Varsovia, lleva a cabo uno de esos experimentos. OGLE es uno de los estudios del cielo más grandes y largos, comenzó a operar hace más de 28 años.

Actualmente, los astrónomos están utilizando un telescopio de Varsovia de 1,3 metros ubicado en el Observatorio Las Campanas, en Chile. Cada noche despejada apuntan con su telescopio a las regiones centrales de la galaxia y observan cientos de millones de estrellas, buscando aquellas que cambien su brillo. La microlente gravitacional no depende del brillo de la lente, por lo que permite el estudio de objetos tenues u oscuros como los planetas. La duración de los eventos de microlente depende de la masa del objeto de lente: cuanto menos masiva es la lente, más corto es el evento de microlente.

La mayoría de los eventos observados, que suelen durar varios días, son causados por estrellas. Los eventos de microlentes atribuidos a planetas que flotan libremente tienen escalas de tiempo de apenas unas pocas horas. Al medir la duración de un evento de microlente (y la forma de su curva de luz) podemos estimar la masa del objeto de lente. Los científicos anunciaron el descubrimiento del evento de microlente de menor escala de tiempo jamás encontrado, llamado OGLE-2016-BLG-1928, que tiene una escala de tiempo de solo 42 minutos.

"Cuando vimos por primera vez este evento, estaba claro que debía haber sido causado por un objeto extremadamente pequeño", explica el doctor Radoslaw Poleski, del Observatorio Astronómico de la Universidad de Varsovia, coautor del estudio. De hecho, los modelos del evento indican que la lente debe haber sido menos masiva que la Tierra, probablemente era un objeto de masa de Marte. Además, es probable que la lente sea un planeta rebelde. "Si la lente estuviera orbitando una estrella detectaríamos su presencia en la curva de luz del evento -agrega el doctor Poleski-. Podemos descartar que el planeta tenga una estrella dentro de unas 8 unidades astronómicas (la unidad astronómica es la distancia entre la Tierra y el Sol)".

Los astrónomos de OGLE proporcionaron la primera evidencia de una gran población de planetas rebeldes en la Vía Láctea hace unos años. Sin embargo, el planeta recién detectado es el más pequeño jamás encontrado entre los llamados solitarios. "Nuestro descubrimiento demuestra que los planetas flotantes de baja masa se pueden detectar y caracterizar utilizando telescopios terrestres", apunta el profesor Andrzej Udalski, investigador principal del proyecto OGLE.

Los astrónomos sospechan que los planetas que flotan libremente en realidad se formaron en discos protoplanetarios alrededor de estrellas (como planetas "ordinarios") y han sido expulsados de sus sistemas planetarios padres después de interacciones gravitacionales con otros cuerpos, por ejemplo, con otros planetas del sistema.

Las teorías de la formación de planetas predicen que los planetas eyectados deberían ser típicamente más pequeños que la Tierra. Por lo tanto, el estudio de los planetas que flotan libremente nos permite comprender el pasado turbulento de los sistemas planetarios jóvenes, como nuestro sistema solar.

La búsqueda de planetas que floten libremente es uno de los motores científicos del Telescopio Espacial Romano Nancy Grace, que actualmente está siendo construido por la NASA. El observatorio está programado para comenzar a operar a mediados de la década de 2020. Debido a la brevedad del evento, se necesitaron observaciones adicionales recopiladas por la Red de Telescopios de Microlentes de Corea (KMTNet) para caracterizar el evento. KMTNet opera una red de tres telescopios: en Chile, Australia y Sudáfrica.