El esquivo sistema planetario de Tau Ceti

Tau Ceti es conocida por todos los aficionados a la ciencia ficción debido a que es una de las estrellas de tipo solar más cercanas. Está a tan solo doce años luz de distancia y es una estrella un poco más pequeña que el Sol, con una masa que alcanza el 78% de la solar y de tipo espectral G8. Además, y esto es lo importante, también tiene un sistema planetario. Sin embargo, los planetas de Tau Ceti se han revelado más tímidos de lo esperado. En diciembre de 2012 un equipo de investigadores liderado por Mikko Tuomi descubrió nada menos que cinco planetas alrededor de Tau Ceti, pero lamentablemente su descubrimiento fue puesto en duda por culpa del mayor enemigo del cazador de planetas: el ruido.

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Parece que al final Tau Ceti tiene un sistema de cuatro, y no cinco, supertierras, dos de ellas en los límites de la zona habitable (news.ucsc.edu).

Y es que el ruido es el principal factor que limita la sensibilidad tanto del método de la velocidad radial como del tránsito. ¿Pero a qué nos referimos cuando hablamos de ruido? Si las estrellas fueran simples esferas que emiten luz de forma estable y continua sería mucho más fácil detectar exoplanetas. Pero las estrellas tienen la mala costumbre de rotar sobre su eje y variar su brillo a corto plazo —incluso si no hablamos de estrellas variables propiamente dichas— por culpa de fulguraciones, manchas solares y otros tipos de actividad estelar.

Esto es a lo que llamamos ruido cuando hablamos de detección de exoplanetas, ya que es muy difícil predecir y modelar la actividad estelar a varios años luz de distancia. El ruido afecta de forma directa al método del tránsito porque provoca una variabilidad aleatoria en el brillo la estrella y hace que los tránsitos sean más complicados de detectar. Sin embargo, también afecta, y mucho, al método de la velocidad radial. Recordemos que este método detecta planetas al medir la velocidad de ‘bamboleo’ de una estrella mediante efecto Doppler debida a la presencia de uno o más planetas. Aunque no se mide el brillo como en el método del tránsito, la actividad estelar y la rotación de la estrella son interpretadas por los espectrómetros como variaciones espúreas de la velocidad, o sea, ruido.

Lógicamente, cuanto más ruidosa sea una estrella, más complicado será detectar planetas a su alrededor. Por ejemplo, para dar con Proxima b, el exoplaneta más cercano a la Tierra, el equipo descubridor se dedicó a analizar cuidadosamente el brillo de la estrella con un instrumento independiente al mismo tiempo que intentaba descubrir planetas por el método de la velocidad radial. Este método ha alcanzado en los últimos años una sensibilidad impresionante y es capaz de medir —dependiendo, una vez más, del maldito ruido— velocidades de cerca de 4 km/h (1 m/s) en las estrellas. ¡Un metro por segundo! Es alucinante que seamos capaces de lograr semejante precisión. Esto nos permite detectar supertierras en la zona habitable de estrellas de tipo solar, pero no es suficiente si queremos descubrir planetas de tamaño terrestre. Para conseguirlo necesitamos una precisión del orden de diez centímetros por segundo. Desgraciadamente, aunque ya disponemos de instrumentos de nueva generación que teóricamente son capaces de esta hazaña, el ruido nos impide alcanzar este límite.

¿Cómo superar pues esta temida barrera? Pues recientemente un equipo de astrónomos entre los que se encuentra Tuomi, pero también figuras de la talla de Steven Vogt, Paul Butler o Guillem Anglada Escudé (el descubridor de Proxima b), ha propuesto una nueva técnica de ‘velocidades radiales diferenciales’. Y lo han aplicado al sistema de Tau Ceti. Resumiendo mucho, podríamos decir que los investigadores han descubierto que el ruido varía fuertemente con la longitud de onda, así que si observamos la estrella en distintas longitudes de onda veremos ‘distintos ruidos’, por lo que será más fácil filtrarlos posteriormente. En definitiva, las diferencias de color permiten eliminar mejor el ruido de la estrella. Tau Ceti ha sido elegida para poner a prueba esta técnica porque se trata de una estrella más tranquila y, por tanto, menos ruidosa que el Sol, y porque sus sistema planetario ha sido cuestionado precisamente por culpa de las limitaciones derivadas del ruido.

Para ello han analizado cerca de nueve mil observaciones (!) de Tau Ceti realizadas, cómo no, por el espectrómetro HARPS del telescopio de 3,6 metros de La Silla (Chile) entre junio de 2003 y septiembre de 2013, pero también han usado datos del observatorio Keck de Hawái. ¿Y el resultado? Pues que con la nueva técnica han sido capaces de detectar señales de hasta 30 centímetros por segundo, un gran logro que, a su vez, ha permitido descubrir cuatro planetas alrededor de Tau Ceti, algunos con señales tan pequeñas del orden de 40 centímetros por segundo. Los cuatro mundos tienen periodos de 20, 49, 160 y 600 días respectivamente.

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Características del nuevo sistema planetario de Tau Ceti (Feng et al.).

Entonces, ¿qué ha pasado con el sistema original de cinco planetas descubierto en 2012? Pues este nuevo análisis nos dice que los tres exoplanetas más interiores —Tau Ceti b, c y d— en realidad no existen, al mismo tiempo que confirma la presencia de Tau Ceti e y f, los dos con una masa mínima de cuatro veces la terrestre (en realidad el estudio ha detectado evidencias de que Tau Ceti d podría ser real, pero no con la suficiente confianza estadística). Para evitar confusiones —aunque me temo que causará el efecto contrario— los dos nuevos planetas más internos han sido denominados Tau Ceti g y h, ambos con una masa mínima de 1,8 veces la de la Tierra.

Los cuatro nuevos planetas serían por tanto supertierras y no planetas de masa terrestre, al igual que el sistema original de 2012, pero lo interesante es que Tau Ceti e y f estarían en el límite interior y exterior de la zona habitable respectivamente. Lástima que estos dos sean precisamente los planetas más masivos, pero en cualquier caso es posible que tengan masas de agua líquida de forma estable en su superficie. Otro factor negativo es que, a pesar de no ser un astro joven, Tau Ceti está rodeada por un cinturón de escombros —asteroides y cometas— diez veces más denso que el del sistema solar, así que estos planetas estarán sometidos a un bombardeo cósmico considerablemente más intenso que la Tierra.

Evidentemente, después de tanto cambio de planeta más de uno pensará que lo mejor es ser cautos y esperar a más observaciones. Y hace bien, pero no solo con Tau Ceti, sino con muchos otros planetas extrasolares ya descubiertos. De hecho, si esta nueva técnica de eliminación del ruido estelar demuestra su validez, habría que revisar la gran mayoría de descubrimientos de exoplanetas de pequeño tamaño por el método de la velocidad radial. Y es que nadie dijo que descubrir otros mundos de dimensiones terrestres situados a varios años luz de distancia fuera sencillo.

Referencias:


16 Comentarios

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SBSB

Podrìa deducirse que el “nuevo” planeta interior de la zona habitable tiene acoplamiento de marea y muestra siempre la misma cara a la estrella??

JxJx

no necesariamente el planeta en el borde interior de la zona habitable tiene acoplamiento de marea, aunque se reduce un poco la distancia, hay que tener en cuenta que la estrella es mas pequeña

Kapitán KirkKapitán Kirk

En fotografía astronómica era habitual hacer la misma foto cientos de veces para montarlas por capas en un mismo “frame” y de ese modo poder eliminar ruido y aberraciones cromáticas. Luego con un programa sencillo de retoque lograr un resultado óptimo.

Hay que ver cómo mejora la tecnología.

MaiklMaikl

Creo que en este caso se refiere mas al ruido del emisor que al del receptor.
El ruido que genera la propia estrella.

fobos9fobos9

Hola Daniel. había hecho un comentario parecido hace unos minutos pero no se porqué no apareció. El firefox me está fallando. Comentaba acerca de que si los planetas están prácticamente dentro de un cinturón de asteroides no “han limpiado la vecindad de su órbita”. Suena contraintuitivo pero… ¿deberían ser considerados planetas?

Francisco GalueFrancisco Galue

Será que el TESS de la Nasa pueda corroborar los descubrimientos alrededor de Tau Ceti, pese a su leve visión borrosa?

pochimaxpochimax

Pues si después de 9000 espectros solo han llegado a 30 cm/s, lo llevamos claro para poder descubrir exotierras habitables como la nuestra. Espero que la mayor parte del ruido provenga de las tomas más antiguas del HARPS y el Keck.

RaulRaul

Hola Pochimax, amigo, tienes toda la razón.

Yo los 30 cm/s lo veo totalmente de ciencia ficción. Es verdad que los planetas e y f han resistido bien el paso de los años pero tendría mucha cautela al interpretar los datos.

Me habría encantado que el descubrimiento lo hiciera un equipo distinto con otra técnica que no incorporase medias móviles, pero bueno, no ha sido así.

Siempre he sido muy escéptico con los planetas de Tau Ceti, algo en mí siempre se ha resistido a aceptarlos, quizá me gustan demasiado.

Enhorabuena para Kim Stanley Robinson ya que estos planetas aparecen en su libro Aurora.

Paul BarbadewPaul Barbadew

Gran noticia que le dará la vuelta a muchos de los descubrimientos de sistemas exoplanetarios. Si se confirma su funcionamiento, supongo que habrá que ponerse a revisar los descubrimientos (y no descubrimientos) actuales. Realmente la técnica es simple desde el punto de vista conceptual, pero supongo que su aplicación será un reto enorme.

Me llama la atención cuando dices: “Otro factor negativo es que, a pesar de no ser un astro joven, Tau Ceti está rodeada por un cinturón de escombros —asteroides y cometas— diez veces más denso que el del sistema solar”

¿Cómo se puede saber eso?

Como siempre, un placer leerte.

pochimaxpochimax

Generalmente porque se mide un exceso en luz infrarroja con respecto a la que debería llegar solo por la emitida por la estrella. En el caso de Tau Ceti, como es tan cercana, incluso directamente, por ejemplo en el milimétrico con ALMA, o en el infrarrojo lejano con el Herschel.
https://arxiv.org/abs/1607.02513

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