Astrónomos encuentran la mayor colección de planetas errantes en la Vía Láctea

Se trata de más de 70 mundos sin sol del tamaño de Júpiter

22 Diciembre 2021

Los astrónomos descubrieron al menos 70 nuevos planetas que flotan libremente, vagando por el espacio sin una estrella madre, en una región cercana de la Vía Láctea. Se trata de la muestra más grande de este tipo de planetas encontrada en un solo grupo, gracias a observaciones y datos de archivo provenientes de distintos observatorios de NOIRLab de NSF, junto con otras observaciones realizadas por telescopios de todo el mundo y en órbita.

Investigadores de diversas instituciones revelaron un grupo de planetas que flotan libremente, es decir planetas que no orbitan ninguna estrella, y que se encontraron en una región cercana de la Vía Láctea conocida como la asociación estelar de Scorpius-Centaurus. Al menos 70, y hasta 170 de estos planetas del tamaño de Júpiter se han encontrado a partir de datos examinados de más de veinte años de observaciones [1]. Los primeros planetas que flotan libremente se descubrieron en la década de 1990, pero los últimos hallazgos casi han duplicado el número total conocido.

Para encontrar estos planetas, la primera autora del estudio, Núria Miret-Roig del Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux, en la Universidad de Burdeos en Francia, junto con un equipo de astrónomos, utilizó observaciones y datos de archivo de varios grandes telescopios —incluyendo las instalaciones de NOIRLab de NSF y de AURA, tanto en Chile y en Estados Unidos—, del Observatorio Europeo Austral, del Telescopio Canadá-Francia-Hawai y del Telescopio Subaru, que en total suman 80 mil imágenes de campo amplio obtenidas durante 20 años de observaciones.

Hervé Bouy, un astrónomo del Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, y líder de proyecto de la investigación indicó que el descubrimiento de tantos planetas que flotan libremente no habría sido posible sin el acceso a los Archivos de Astro Data y a la Plataforma Científica Astro Data Lab de NOIRLab, que son operadas en el Centro de Datos para la Comunidad Científica (CSDC).

Los datos incluyen 247 imágenes de la cámara de imágenes infrarrojas de campo extremadamente amplio NEWFIRM, que se encuentra en el Observatorio Nacional de Kitt Peak (KPNO), en Arizona;  además de 1.348 imágenes del mismo instrumento luego de su reubicación en Cerro Tololo (CTIO) en Chile; otras 2.214 imágenes de la Cámara Infrarroja de Puerto Lateral (sic), que estaba operando previamente en el Telescopio Víctor M. Blanco de 4 metros en Cerro Tololo; y otras 3.744 imágenes de la Cámara de Energía Oscura (DECam), también en Tololo.

“El tesoro escondido en los Archivos Astro Data de NOIRLab ha sido fundamental para este estudio”, precisó Bouy. “Necesitábamos imágenes de campo amplio y muy profundas, tanto en el rango de infrarrojo cercano, como en el óptico, con tal de abarcar una línea de base de mucho tiempo. Así que la Cámara de Energía Oscura y NEWFIRM fueron muy útiles para nuestro proyecto, porque se encuentran entre las cámaras de campo amplio más sensibles del mundo.”

Considerada como una de las cámaras CCD de campo amplio de mayor rendimiento del mundo, la Cámara de Energía Oscura fue diseñada para el Estudio de Energía Oscura y financiada por el Departamento de Energía (DOE) de Estados Unidos. Fue construida y testeada en DOE de Fermilab, y fue operada por DOE y la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) de Estados Unidos entre 2013 y 2019. Actualmente, la Cámara de Energía Oscura se utiliza en programas que cubren un gran rango de ciencia. El análisis de datos del Estudio de Energía Oscura es apoyado por la DOE y la NSF.

“Este proyecto ilustra la increíble importancia de proveer acceso al archivo de datos de diferentes telescopios, no sólo en los Estados Unidos, sino que en todo el mundo”, precisó el Jefe de Programa de NSF para NOIRLab, Chris Davis. “Esto es algo en lo que NOIRLab y específicamente el Centro de Datos para la Comunidad Científica (CSDC) han estado trabajando duro para habilitar durante varios años, y que continúa haciéndolo con apoyo de la Fundación de Ciencias de Estados Unidos.”

Este grupo de planetas que flotan libremente se encuentran en la asociación estelar de Scorpius-Centaurus, la que se encuentra a 420 años luz de la Tierra. Esta región contiene un importante número de nebulosas bien conocidas, que incluyen a la Nube de Rho Ophiuchi, la Nebulosa de la Pipa, Barnard 68, y el Saco de Carbón. 

Los planetas que flotan libremente se han descubierto principalmente a través de estudios de microlentes, en los que los astrónomos observan una breve alineación casual entre un exoplaneta y una estrella de fondo. Sin embargo, los eventos de microlente solo ocurren una vez, lo que significa que las observaciones de seguimiento son imposibles.

Estos nuevos planetas que se encuentran lejos de cualquier estrella que los ilumine, normalmente serían imposibles de fotografiar, pero fueron descubiertos utilizando un método diferente. A los pocos millones de años posteriores a su formación, este tipo de planetas aún están lo suficientemente calientes como para brillar por sí mismos, lo que hace posible detectarlos directamente con cámaras muy sensibles instaladas en los grandes telescopios. Miret-Roig y su equipo aprovecharon esto y utilizaron 80 mil observaciones para medir la luz de todos los miembros de la asociación, en una amplia gama de longitudes de onda ópticas e infrarrojas cercanas, y luego las combinó con mediciones de cómo parecen moverse por el cielo.

“Medimos los pequeños movimientos, los colores y la luminosidad de decenas de millones de fuentes en una gran área del cielo.” explicó Miret-Roig. “Estas mediciones nos permitieron identificar de forma segura los objetos más débiles en esta región”. 

El descubrimiento también entrega más antecedentes sobre el origen de los planetas que flotan libremente. Algunos científicos creen que estos planetas pueden formarse a partir del colapso de una nube de gas que es demasiado pequeña para conducir a la formación de una estrella, o que podrían haber sido expulsados de su sistema original. Sin embargo, aún se desconoce cuál es el mecanismo real.

El modelo de eyección sugiere que podría haber un número aún mayor de planetas flotantes del tamaño de la Tierra. “Los planetas de masa de Júpiter que flotan libremente son los más difíciles de expulsar, lo que significa que podría haber incluso más planetas de masa de la Tierra que flotan libremente vagando por la galaxia”, señaló Miret-Roig.

Se espera que el proyecto del Observatorio Vera C. Rubin pueda encontrar muchos más planetas flotantes cuando comience las operaciones científicas en esta década.

Notas

[1] El rango en el número de planetas que flotan libremente ocurre porque la masa de los objetos no se mide directamente en este estudio. Es poco probable que los objetos de más de 13 masas de Júpiter sean planetas. Se infirió un límite superior en la masa de los objetos a partir de su brillo, que depende de su edad. Dado que la edad de la asociación estelar en la que residen estos planetas solo se conoce con cierta certeza, el número exacto de planetas también es incierto.

Más Información

Esta investigación fue presentada en el artículo científico “A rich population of free-floating planets in the Upper Scorpius young stellar association” que se publicará en Nature Astronomy. 

El equipo estaba compuesto por Núria Miret-Roig (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, Univ. Bordeaux, CNRS, France (LAB); University of Vienna, Department of Astrophysics, Austria), Hervé Bouy (LAB), Sean N. Raymond (LAB), Motohide Tamura (Department of Astronomy, Graduate School of Science, The University of Tokyo, Japan; Astrobiology Center, National Institutes of Natural Sciences, Tokyo, Japan [ABC-NINS]), Emmanuel Bertin (CNRS, UMR 7095, Institut d’Astrophysique de Paris, France [IAP]; Sorbonne Université, IAP, France) David Barrado (Centro de Astrobiología [CSIC-INTA], Depto. de Astrofísica, ESAC Campus, Spain), Javier Olivares (LAB), Phillip Galli (LAB), Jean-Charles Cuillandre (AIM, CEA, CNRS, Université Paris-Saclay, Université de Paris, France), Luis Manuel Sarro (Depto. de Inteligencia Artificial, UNED, Spain) Angel Berihuete (Depto. Estadística e Investigación Operativa, Universidad de Cádiz, Spain) & Nuria Huélamo (CSIC-INTA).

NOIRLab de NSF (Laboratorio Nacional de Investigación para la Astronomía Óptica-Infrarroja de NSF), el centro de EE.UU para la astronomía óptica-infrarroja terrestre, opera el Observatorio internacional Gemini (una instalación de NSF, NRC–Canada, ANID–Chile, MCTIC–Brasil, MINCyT–Argentina y KASI – República de Corea), el Observatorio Nacional Kitt Peak (KPNO), el Observatorio Interamericano Cerro Tololo (CTIO), el Centro de Datos para la Comunidad Científica (CSDC) y el Observatorio Vera C. Rubin. Está administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) en virtud de un acuerdo de cooperación con NSF y tiene su sede en Tucson, Arizona. La comunidad astronómica tiene el honor de tener la oportunidad de realizar investigaciones astronómicas en Iolkam Du’ag (Kitt Peak) en Arizona, en Maunakea, en Hawai‘i, y en Cerro Tololo y Cerro Pachón, en Chile. Reconocemos y apreciamos el importante rol cultural y la veneración que estos sitios tienen para la Nación Tohono O’odham, para la comunidad nativa de Hawai‘i y para las comunidades locales en Chile, respectivamente.

Contactos

Núria Miret-Roig
Department of Astrophysics, University of Vienna
Vienna, Austria
Tel: +43 1427753845
Correo electrónico: nuria.miret.roig@univie.ac.at

Hervé Bouy
Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux, Université de Bordeaux
Pessac, France
Tel: +33 5 40 00 32 94
Correo electrónico: herve.bouy@u-bordeaux.fr

Amanda Kocz
NSF NOIRLab Communications
Tel: +1 520 318 8591
Correo electrónico: amanda.kocz@noirlab.edu

Esta es una traducción del Comunicado de Prensa de NOIRLab noirlab2131.