Investigadors de l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) i de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) han participat en un estudi internacional realitzat pel consorci CARMENES, que ha descobert dos petits planetes terrestres al voltant de l’Estrella de Teegarden. Els planetes tenen masses similars a la de la Terra i les seves temperatures podrien ser prou suaus com per albergar aigua líquida en les seves superfícies.
Les observacions van fer-se amb l’instrument CARMENES a Calar Alto (España), així com amb altres instal·lacions complementàries de mida menor, com el Telescopi Joan Oró de l’IEEC, a l’Observatori Astronòmic del Montsec. L’article científic l’han liderat investigadors de la Universitat de Göttingen i es publica a la revista Astronomy & Astrophysics.
Situat a una distancia de només 12.5 anys llum, l’ Estrella de Teegarden és el sistema estel·lar número 24 en ordre de distància al nostre, i un dels estels nans vermells més petits que es coneixen. Tot i la seva proximitat i pel fet de ser molt poc brillant, l’Estrella de Teegarden no fou identificada fins l’any 2003.
«Hem estat observant aquest estel amb l’instrument CARMENES des de l’inici de les operacions fa tres anys, amb la finalitat de mesurar el seu moviment amb gran precisió», explica el Dr. Mathias Zechmeister, investigador postdoctoral de la Universitat de Göttingen (Alemanya) i autor principal de la publicació.
El mètode utilitzat per detectar els planetes és la denominada tècnica Doppler. Un planeta orbitant una estrella causa un petit moviment reflex d’anada i tornada. Aquest moviment indueix un efecte Doppler molt subtil en la llum de les estrelles, que es pot mesurar amb una precisió d’1 metre per segon amb CARMENES, l’equivalent a la velocitat en caminar, és a dir, uns 3.6 km/h. Els planetes petits produeixen senyals petits, però aquests són més fàcils de detectar en nanes vermelles de baixa massa com l’Estrella de Teegarden, perquè el moviment reflex és més gran i es repeteix amb més freqüència que quan orbiten estels com el Sol.
«CARMENES es el primer espectròmetre d’alta precisió en funcionament dissenyat específicament per trobar planetes utilitzant aquest “avantatge del nans vermells”», afegeix Mathias Zechmeister. La temperatura de Teegarden és de només 2600º C (en comparació amb els 5500º C del Sol), és 1500 cops més dèbil i deu vegades menys massiva que la nostra estrella. Com a resultat, irradia la major part de la seva energia en longituds d’onda vermelles i en l’infraroig, convertint-la en un objectiu ideal per a CARMENES.
Des de ben aviat, les mesures Doppler de l’Estrella de Teegarden van mostrar la presència d’almenys dos senyals, ara identificats com els dos nous exoplanetes anomenats Teegarden b i c . L’obtenció d’una detecció sòlida amb un nou instrument va requerir la recollida de més de 200 mesures. A partir del moviment mesurat, els investigadors poden deduir que Teegarden b té una massa similar a la de la Terra i orbita l’estrella cada 4.9 dies a un 2.5 % de la distància Terra-Sol. El planeta Teegarden c també és similar a la Terra en termes de massa, completa la seva òrbita en 11.4 dies i està situat respecte la seva estrella a un 4.5 % de la distància Terra-Sol. Com que l’Estrella de Teegarden irradia molta menys energia que el nostre Sol, les temperatures d’aquests planetes haurien de ser suaus i podrien, en principi, albergar aigua líquida en les seves superfícies, especialment en l’exterior, Teegarden c . Aquest tipus de planetes son els objectius principals per a futures cerques de vida més enllà del nostre sistema solar.
Una fita important del projecte CARMENES
A diferència de les troballes anteriors de CARMENES, en les que es combinaven mesures de diversos instruments, com en el cas de l’ Estrella de Barnard b, totes les mesures Doppler d’alta precisió i les observacions de seguiment utilitzades per aquest descobriment han estat obtingudes pel mateix consorci. Diferents grups varen fer servir telescopis més petits per mesurar els canvis en la brillantor de l’estrella a fi de descartar explicacions alternatives tals com taques estel·lars o altres fenòmens d’activitat estelar. Les activitats de seguiment van incloure campanyes fotomètriques intensives en el Telescopi de Calar Alto/CSIC de 1,23 m, l’ Observatori de Sierra Nevada/IAA-CSIC i el Telescopi Joan Oró-Montsec/IEEC , entre d’altres.
«Aquesta troballa és un gran èxit pel projecte CARMENES, que fou dissenyat específicament per buscar planetes terrestres al voltant de les estrelles menys massives», diu el Dr. Ignasi Ribas, investigador de l'ICE-CSIC i de l’IEEC i científic del projecte CARMENES. Els nous planetes són el desè i l’onzè en el recompte dels descobriments d’exoplanetes fets amb CARMENES. Però la cerca continua.
«Els dos planetes poden ser part d’un sistema més extens, diu el catedràtic Stefan Dreizler de la Universitat de Göettingen i coautor de l’estudi. «Les estrelles de molt baixa massa semblen tenir sistemes planetaris densament poblats». Més dades poden revelar un sistema encara més ric.
«La característica única del nostre instrument, que li permet observar simultàniament en el visible i infraroig proper, és fonamental per confirmar la naturalesa dels senyals detectats amb els dos canals com a causa de la presència de planetes en òrbita, ja que en aquest cas, l’amplitud del senyal no depèn del canal amb què es mesura, al contrari del que succeeix quan el senyal és a causa de la variabilitat de l’estrella», assenyala el Dr. Pedro Amado de l’IAA/CSIC i investigador principal adjunt de CARMENES.
L’instrument CARMENES (Calar Alto High-Resolution Search for M dwarfs with Exoearths with Near-infrared and optical Échelle Spectrographs) és un espectrògraf òptic i d’infraroig proper d’alta resolució construït en col·laboració amb 11 institucions de recerca espanyoles i alemanyes, i està operat per l’ Observatorio de Calar Alto (Espanya). CARMENES ha estat treballant sense parar des del 2016.