Un equipo internacional de científicos, en el que participan astrofísicos de la Universidad de Granada (UGR) y el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) ha logrado medir la masa y el radio de un exoplaneta (esto es, un planeta situado fuera del Sistema Solar) similar a la Tierra con una precisión sin precedentes hasta la fecha, según informa la UGR y el IAA. 

“Es la primera vez que se hace un estudio tan detallado de la posible estructura interna de un exoplaneta”, declara Pedro Amado, investigador del IAA-CSIC .

Gracias a los datos cuidadosamente obtenidos con un conjunto de instrumentos y telescopios espaciales y terrestres, este equipo de astrónomos ha podido modelar el interior y estimar los tamaños relativos del núcleo (metálico) y el manto (rocoso) del exoplaneta Gliese 486 b, que fue descubierto en 2021 con el instrumento CARMENES del observatorio de Calar Alto de Almería. 

El análisis, que se publica este miércoles en la prestigiosa revista científica Astronomy & Astrophysics, es tan detallado que ha permitido estudiar aspectos nunca analizados. Gracias a los datos obtenidos con instrumentos como CHARA, CHEOPS, Hubble Space Telescope, MAROON-X, TESS y CARMENES, el equipo también ha hecho predicciones sobre la composición de la atmósfera del planeta y su detectabilidad con el Telescopio Espacial James Webb, que pronto apuntará su espejo segmentado al sistema planetario.

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Modelo del interior de Gliese 486 b.. José A. Caballero, Javier Bollaín y Carlos Gallego (CAB)

El Consorcio CARMENES, un equipo germano-español de astrónomos y astrónomas, descubrió en 2019 el exoplaneta que más se asemeja a la Tierra. Sin embargo, este exoplaneta no transita (es decir, no pasa por delante de su estrella vista desde el Sistema Solar) y, por lo tanto, es difícil determinar su radio con precisión. Aunque la mayoría de los planetas descubiertos hasta ahora no son habitables (es decir, no permitirían la presencia de agua líquida en su superficie), los planetas en tránsito son más interesantes para la comunidad astronómica porque permiten investigar sus atmósferas y, solo para los sistemas planetarios más cercanos a nuestro Sol, sus interiores.

El profesor Carlos Abia, perteneciente al Grupo de Investigación FQM292 de la UGR, ha colaborado en el análisis químico de la estrella en torno a la cual gira Gliese 486 b, en particular en la determinación de su contenido global en metales y de la razón entre las abundancias de carbono y oxígeno. Según los modelos de formación planetaria más recientes esta razón de abundancias condicionaría el tipo de planetas que pueden formarse preferentemente en torno a las estrellas: rocosos, gaseosos, helados etc…

Según el equipo de investigadores, "Gliese 486 b se ha convertido en la Piedra Rosetta de la exoplanetología: en el Sistema Solar, tenemos los planetas terrestres Mercurio, Venus, Tierra y Marte. Ahora, el quinto planeta terrestre mejor estudiado en el Universo es Gliese 486 b". Sin embargo, aunque también es uno de los planetas en tránsito más cercanos conocidos, una sonda tardaría 260 años en llegar a Gliese 486 b aun viajando a un 10% de la velocidad de la luz.

Gliese 486 b y el futuro de la ciencia exoplanetaria

La estructura interna del planeta que se deduce de este estudio indicaría que este puede tener un núcleo líquido de metales parecido al de la Tierra y, por lo tanto, la posibilidad de formación de un campo magnético planetario como nuestro planeta. Este campo magnético puede actuar como un escudo contra las tormentas originadas en el huésped estelar y evitar la erosión de la atmósfera.

¿Podría una atmósfera de este tipo ser primitiva y estar hecha de hidrógeno y helio? ¿O estar compuesta por dióxido de carbono y vapor de agua proveniente de erupciones volcánicas? ¿Podría Gliese 486 b tener tectónica de placas?

Aunque Gliese 486 b parece estar demasiado caliente para ser habitable, debido a su caracterización precisa y exacta puede convertirse en el primer (y único, por el momento) planeta donde podemos formular estas preguntas. ¡Hace solo unos años, tratar de buscar una respuesta a estas preguntas era ciencia ficción!

Recordemos que el primer exoplaneta alrededor de una estrella similar a nuestro Sol, 51 Pegasi b, fue descubierto en 1995. Desde entonces, cada año, la comunidad astronómica descubre exoplanetas que son cada vez menos masivos, cada vez más cercanos, y cada vez más similares a la Tierra.

Proyectos e instrumentos involucrados

Una de las actividades principales del proyecto CARMENES, cuyo consorcio está formado por once instituciones de investigación de España y Alemania, es el seguimiento de unas 350 estrellas enanas rojas en busca de signos de planetas de masa similar a la Tierra utilizando un espectrógrafo de muy alta resolución instalado en el telescopio de 3,5 m de Calar Alto, en Almería (España).

El equipo también obtuvo observaciones espectroscópicas con el instrumento MAROON-X, instalado en el telescopio Gemini North de 8,1 metros (EE.UU.) y con el instrumento STIS, a bordo del Telescopio Espacial Hubble. Las observaciones fotométricas para derivar el tamaño del planeta provienen de las naves espaciales CHEOPS (CHaracterising ExOPlanets Satellite), de la ESA, y TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), de la NASA. El radio de la estrella se midió con la matriz CHARA (Centro de Astronomía de Alta Resolución Angular), en Mount Wilson, California. Se utilizó una batería de telescopios más pequeños, incluidos telescopios de astrónomos aficionados, para determinar el período de rotación de la estrella.