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(noticias nanowerk) Hasta ahora, sólo dos de los más de 5.300 exoplanetas conocidos han podido proporcionar evidencia de lunas que los orbitan. Durante las observaciones de los planetas Kepler-1625b y Kepler-1708b con los telescopios espaciales Kepler y Hubble, los investigadores descubrieron por primera vez rastros de tales lunas.
Un nuevo estudio ahora arroja dudas sobre estas afirmaciones anteriores. Como informan hoy en la revista científicos del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar (MPS) y del Observatorio Sonnenberg, ambos en Alemania astronomía natural (“Grandes exolunas alrededor de Kepler-1625 b y Kepler-1708 b son poco probables”), las interpretaciones de las observaciones “solo planetas” son más concluyentes. Para su análisis, los investigadores utilizaron su algoritmo informático Pandora, recientemente desarrollado, que hace que la búsqueda de exolunas sea más fácil y rápida. También investigaron qué tipo de exolunas se encuentran principalmente en las observaciones astronómicas modernas basadas en el espacio. Tu respuesta es bastante impactante.
El hecho de que un planeta esté orbitado por una o más lunas es la regla más que la excepción en nuestro sistema solar: aparte de Mercurio y Venus, todos los demás planetas tienen compañeros de este tipo; En el caso del gigante gaseoso Saturno, los investigadores han encontrado hasta la fecha 140 satélites naturales. Por lo tanto, los científicos creen que es probable que los planetas de sistemas estelares distantes también alberguen lunas.
Sin embargo, hasta ahora sólo ha habido evidencia de tales exolunas en dos casos: Kepler-1625b y Kepler-1708b. Este bajo rendimiento no es sorprendente. Después de todo, los satélites distantes son inherentemente mucho más pequeños que sus mundos de origen y, por lo tanto, mucho más difíciles de encontrar. Y buscar evidencia de lunas en los datos de observación de miles de exoplanetas requiere mucho tiempo.
Para hacer la búsqueda más fácil y rápida, los autores del nuevo estudio utilizaron un algoritmo de búsqueda que desarrollaron y optimizaron para buscar exolunas. Publicaron su método el año pasado (Astronomía y astrofísica., “Pandora: Un algoritmo rápido de código abierto para detectar tránsitos de exolunas”) y el algoritmo está disponible para todos los investigadores como código de fuente abierta. Cuando se aplicaron datos de observación de Kepler-1625b y Kepler-1708b, los resultados fueron sorprendentes.
«Nos hubiera gustado confirmar el descubrimiento de exolunas alrededor de Kepler-1625b y Kepler-1708b», dice el primer autor del nuevo estudio, el científico del MPS Dr. René Heller. «Pero lamentablemente nuestros análisis muestran algo diferente», añade.
Juego de escondite de una exoluna
El planeta Kepler-1625b, parecido a Júpiter, fue noticia hace cinco años. Investigadores de la Universidad de Columbia en Nueva York informaron contundentes pruebas de una luna gigante en su órbita que eclipsaría a todas las lunas del sistema solar. Los científicos analizaron datos del telescopio espacial Kepler de la NASA, que observó más de 100.000 estrellas y descubrió más de 2.000 exoplanetas durante su primera misión de 2009 a 2013.
Pero en los años posteriores a la promesa de descubrimiento en 2018, la candidata a exoluna obligó a los astrónomos a jugar una versión cósmica del escondite. En primer lugar, desapareció después de que se eliminara el ruido sistemático de los datos de Kepler. Pero nuevas observaciones con el Telescopio Espacial Hubble revelaron nuevas pistas. Y luego, el año pasado, esta extraordinaria candidata a exoluna tuvo compañía: según los investigadores de Nueva York, otra luna gigante mucho más grande que la Tierra orbita alrededor del planeta Kepler-1708b, del tamaño de Júpiter.
el juego correcto
«Las exolunas están tan lejos que no podemos verlas directamente, ni siquiera con los telescopios modernos más potentes», explica el Dr. René Heller.
En cambio, los telescopios registran las fluctuaciones de brillo de estrellas distantes, cuya serie temporal se denomina curva de luz. Luego, los investigadores buscan signos de lunas en estas curvas de luz. Cuando un exoplaneta pasa frente a su estrella, visto desde la Tierra, oscurece la estrella en una pequeña fracción. Este evento se llama tránsito y se repite regularmente a lo largo de la órbita del planeta alrededor de la estrella.
Una exoluna que acompañara al planeta tendría un efecto de atenuación similar. Sin embargo, su traza en la curva de luz no sólo sería significativamente más débil. Debido al movimiento de la Luna y el planeta alrededor de su centro de gravedad común, este debilitamiento adicional de la curva de luz seguiría un patrón bastante complicado. Y hay otros efectos a considerar, como los eclipses planeta-luna, las fluctuaciones naturales en el brillo de la estrella y otras fuentes de ruido que surgen durante las mediciones con telescopios.
Para detectar las lunas, tanto los investigadores neoyorquinos como sus colegas alemanes calculan primero muchos millones de curvas de luz «artificiales» para todos los tamaños, distancias mutuas y orientaciones orbitales imaginables de posibles planetas y lunas. Luego, un algoritmo compara estas curvas de luz simuladas con la curva de luz observada y busca la mejor coincidencia. Los investigadores de Göttingen y Sonneberg utilizaron su algoritmo de código abierto Pandora, que está optimizado para la búsqueda de exolunas y puede resolver esta tarea varios órdenes de magnitud más rápido que los algoritmos anteriores.
No hay señales de lunas
En el caso del planeta Kepler-1708b, el dúo alemán descubrió que los escenarios sin luna pueden explicar los datos de observación con la misma precisión que aquellos con luna. «La probabilidad de que una luna orbite alrededor de Kepler-1708b es significativamente menor de lo que se suponía anteriormente», dice Michael Hippke del Observatorio Sonneberg y coautor del nuevo estudio. «Los datos no indican la existencia de una exoluna alrededor de Kepler-1708b», continúa Hippke.
Hay muchos indicios de que Kepler-1625b tampoco tiene un compañero gigante. Los tránsitos de este planeta frente a su estrella ya se habían observado anteriormente con los telescopios Kepler y Hubble. Los investigadores alemanes ahora argumentan que la variación instantánea del brillo de la estrella a través de su disco, un efecto conocido como oscurecimiento del borde de la estrella, tiene una influencia crucial en la señal de exoluna propuesta. Por ejemplo, el borde del disco solar parece más oscuro que el centro.
Sin embargo, dependiendo de si se mira la estrella natal de Kepler-1625b a través del telescopio Kepler o Hubble, este efecto de oscurecimiento de bordes se ve diferente. Esto se debe a que Kepler y Hubble responden a diferentes longitudes de onda de luz que reciben. Los investigadores de Göttingen y Sonneberg sostienen ahora que su modelización de este efecto explica los datos de forma más concluyente que una exoluna gigante.
Sus nuevos y extensos análisis también muestran que los algoritmos de búsqueda de Exomoon a menudo producen resultados falsos positivos. Una y otra vez “descubren” una luna, aunque en realidad sólo un planeta pasa por su estrella madre. Para una curva de luz como la de Kepler-1625b, la tasa de «fallos» probablemente sea de alrededor del 11 por ciento. «La anterior afirmación sobre exolunas hecha por nuestros colegas de Nueva York fue el resultado de una búsqueda de lunas alrededor de docenas de exoplanetas», dice Heller. «Según nuestra evaluación, un resultado falso positivo no es nada sorprendente, sino casi esperado», añade.
Satélites extraños
Los investigadores también utilizaron su algoritmo para predecir los tipos de exolunas reales que podrían ser claramente visibles en misiones espaciales con curvas de luz como Kepler. Según su análisis, la tecnología actual sólo puede detectar lunas particularmente grandes que orbitan alrededor de su planeta en una órbita amplia. Comparadas con las lunas conocidas de nuestro sistema solar, todas serían extrañas: al menos el doble del tamaño de Ganímedes, la luna más grande del sistema solar y, por tanto, casi del tamaño de la Tierra.
«Las primeras exolunas descubiertas en futuras observaciones, como las de la misión PLATO, serán sin duda muy inusuales y, por tanto, apasionantes de explorar», afirma Heller.
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