Tom Jacobs de Bellevue, Washington, ama la búsqueda del tesoro. Desde 2010, el ex oficial naval de EE. UU. ha participado en proyectos de voluntariado en línea que permiten a cualquier persona interesada, “científicos ciudadanos”, buscar a través de los datos del telescopio de la NASA en busca de signos de exoplanetas , planetas más allá de nuestro sistema solar.
Ahora, Jacobs ha ayudado a descubrir un planeta gaseoso gigante a unos 379 años luz de la Tierra, que orbita una estrella con la misma masa que el Sol. El planeta del tamaño de Júpiter es especial para los astrónomos porque su año de 261 días es largo en comparación con muchos gigantes gaseosos conocidos fuera de nuestro sistema solar. El resultado también sugiere que el planeta está un poco más lejos de su estrella que Venus del Sol. El hallazgo se publicó en Astronomical Journal y se presentó en un evento de prensa virtual de la American Astronomical Society el 13 de enero.
Descubrir este planeta y precisar su tamaño y masa requirió una gran colaboración entre astrónomos profesionales y científicos ciudadanos como Jacobs. Para rastrear el planeta, se comprometieron en “un esfuerzo de unión global, porque todos debemos ir tras él juntos para vigilar este planeta en particular”, dijo Paul Dalba, astrónomo de la Universidad de California, Riverside, y autor principal del estudio. estudio.
“Descubrir y publicar TOI-2180 b fue un gran esfuerzo grupal que demostró que los astrónomos profesionales y los científicos ciudadanos experimentados pueden trabajar juntos con éxito”, dijo Jacobs. “Es la sinergia en su máxima expresión”.
Cómo sucedió el descubrimiento
La firma del planeta recién descubierto se escondía en los datos del Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito de la NASA , o TESS. Con los datos de TESS, los científicos buscan cambios en el brillo de las estrellas cercanas, lo que podría indicar la presencia de planetas en órbita.
Jacobs es parte de un grupo de científicos ciudadanos que analizan gráficos de datos TESS, que muestran el cambio en el brillo de una estrella a lo largo del tiempo, en busca de nuevos planetas. Mientras que los astrónomos profesionales usan algoritmos para escanear decenas de miles de puntos de datos de las estrellas automáticamente, estos científicos ciudadanos usan un programa llamado LcTools, creado por Alan R. Schmitt, para inspeccionar los datos del telescopio a simple vista. Es por eso que el grupo de Jacobs, que incluye a varios ciudadanos científicos y dos astrónomos veteranos, se hace llamar Visual Survey Group. Muchos de ellos se conocieron mientras trabajaban en Planet Hunters, un proyecto de ciencia ciudadana financiado por la NASA a través de Zooniverse que se centró en los datos de la nave espacial Kepler de la NASA.
El 1 de febrero de 2020, Jacobs notó un gráfico que mostraba que la luz de las estrellas de TOI-2180 se atenuó en menos de medio por ciento y luego volvió a su nivel de brillo anterior durante un período de 24 horas, lo que puede explicarse por un planeta en órbita que está dice que “tránsito” cuando pasa frente a la estrella desde nuestro punto de vista. Al medir la cantidad de luz que se atenúa a medida que pasa el planeta, los científicos pueden estimar qué tan grande es el planeta y, en combinación con otras medidas, su densidad. Pero un tránsito solo se puede ver si una estrella y su planeta se alinean con telescopios buscándolos.
Un gráfico que muestra la luz de las estrellas a lo largo del tiempo se denomina “curva de luz”. El Visual Survey Group alertó a dos colaboradores científicos profesionales: Paul Dalba de la Universidad de California, Riverside, y Diana Dragomir, profesora asistente de la Universidad de Nuevo México, que esta curva de luz era potencialmente interesante.
“Con este nuevo descubrimiento, también estamos ampliando los límites de los tipos de planetas que podemos extraer de las observaciones de TESS”, dijo Dragomir. “TESS no fue diseñado específicamente para encontrar exoplanetas de órbita tan larga, pero nuestro equipo, con la ayuda de científicos ciudadanos, está excavando estas raras gemas”.
Los algoritmos informáticos utilizados por los astrónomos profesionales están diseñados para buscar planetas mediante la identificación de múltiples eventos de tránsito desde una sola estrella. Es por eso que la inspección visual de los científicos ciudadanos es tan útil cuando solo hay un tránsito disponible. Dado que esta es la única instancia de atenuación de la estrella TOI-2180 b en este conjunto de datos, se denomina “evento de tránsito único”.
“El esfuerzo manual que realizan es realmente importante y realmente impresionante, porque en realidad es difícil escribir un código que pueda pasar por un millón de curvas de luz e identificar eventos de tránsito únicos de manera confiable”, dijo Dalba. “Esta es un área en la que los humanos todavía están superando el código”.
Pero, ¿cómo podría el equipo descartar otras explicaciones para la breve inmersión en la luz de las estrellas? ¿Estarían seguros de haber encontrado un planeta? Necesitarían observaciones de seguimiento.
Afortunadamente, Dalba pudo reclutar el Telescopio Buscador de Planetas Automatizado en el Observatorio Lick en California. “Uso ese telescopio para medir el bamboleo de la estrella y luego determinar qué tan masivo es este planeta, si es que es un planeta”, dijo. El equipo de investigación también utilizó el telescopio Keck I en el Observatorio WM Keck en Hawái para realizar algunas de estas mediciones cuando el Observatorio Lick se vio amenazado por incendios forestales.
Con 27 horas de observaciones repartidas en más de 500 días, Dalba y sus colegas observaron el tirón gravitacional del planeta sobre la estrella, lo que les permitió calcular la masa del planeta y estimar un rango de posibilidades para su órbita. Aún así, querían observar el tránsito del planeta cuando regresara para confirmar la órbita. Desafortunadamente, encontrar un segundo evento de tránsito iba a ser difícil porque había mucha incertidumbre sobre cuándo el planeta volvería a cruzar la cara de su estrella.
Dalba siguió adelante y organizó una campaña de observación que incluyó tanto a astrónomos profesionales como a científicos ciudadanos usando telescopios en 14 sitios en tres continentes en agosto de 2020. Para apoyar la campaña, Dalba acampó durante cinco noches en el Parque Nacional Joshua Tree de California y buscó el tránsito con dos telescopios portátiles para aficionados. El esfuerzo de colaboración produjo 55 conjuntos de datos durante 11 días.
En última instancia, ninguno de estos telescopios detectó el planeta con confianza. Aún así, la falta de una detección clara en este período de tiempo puso un límite a la duración de la órbita, lo que indica un período de aproximadamente 261 días. Usando esa estimación, predicen que TESS verá al planeta transitar su estrella nuevamente en febrero de 2022.
sobre el planeta
TOI-2180 b es casi tres veces más masivo que Júpiter pero tiene el mismo diámetro, lo que significa que es más denso que Júpiter. Esto hizo que los científicos se preguntaran si se formó de una manera diferente a Júpiter.
Otra pista sobre la formación del planeta podría ser lo que hay dentro de él. A través de modelos informáticos, determinaron que el nuevo planeta puede tener hasta 105 masas terrestres en elementos más pesados que el hidrógeno y el helio. “Eso es mucho”, dice Dalba. “Eso es más de lo que sospechamos que hay dentro de Júpiter”.
Los astrónomos aún tienen mucho que aprender sobre la variedad de planetas que existen. Se han confirmado unos 4.800 exoplanetas, pero se cree que hay miles de millones de planetas en nuestra galaxia. El nuevo hallazgo indica que entre los planetas gigantes, algunos tienen muchos más elementos pesados que otros.
En nuestro sistema solar, el gigantesco Júpiter orbita alrededor del Sol cada 12 años; para Saturno, un “año” son 29 años. No tenemos planetas gigantes como TOI-2180 b entre la Tierra y el Sol. Pero fuera del sistema solar, los astrónomos han encontrado docenas de exoplanetas que son incluso más grandes que Júpiter y orbitan mucho más cerca de sus estrellas, incluso más cerca que la órbita de Mercurio.
Con una temperatura promedio de alrededor de 170 grados Fahrenheit, TOI-2180 b es más cálido que la temperatura ambiente en la Tierra y más cálido que los planetas exteriores de nuestro sistema solar, incluidos Júpiter y Saturno. Pero en comparación con la variedad de exoplanetas gigantes en tránsito que los astrónomos han encontrado orbitando otras estrellas, TOI-2180 b es anormalmente frío.
“Es un buen trampolín entre la mayoría de los exoplanetas gigantes que hemos encontrado, y luego Júpiter y Saturno realmente fríos”, dijo Dalba.
Que sigue
Cuando TESS observe la estrella nuevamente en febrero, Dalba y los científicos ciudadanos están ansiosos por obtener los datos y volver a sumergirse. Si encuentran la firma del planeta, confirmando el período de 261 días, eso le daría más significado a los datos de su global. campaña para encontrarlo en 2020.
El telescopio espacial James Webb de la NASA, que se lanzó el 25 de diciembre, podría observar potencialmente este planeta y su atmósfera. Pero hay otra razón por la que Dalba está entusiasmado con las capacidades de Webb. Dado que en nuestro propio sistema solar, Júpiter tiene anillos y lunas, Webb podría usarse para buscar la presencia de pequeños objetos que orbitan alrededor de TOI-2180 b.
Hasta el momento, no se han encontrado con certeza anillos o lunas fuera de nuestro sistema solar, pero una razón podría ser que muchos exoplanetas se encuentran muy cerca de su estrella, cuya gravedad podría eliminar tales objetos. TOI-2180 b, ubicado a una distancia mayor de su estrella anfitriona, podría presentar una oportunidad interesante para tal búsqueda. “Creo que este es un sistema divertido para eso más adelante en el futuro”, dijo Dalba.
Cuando no está practicando su pasatiempo de cazar planetas, Jacobs, el científico ciudadano, trabaja con organizaciones sin fines de lucro que ayudan a las personas con discapacidades a encontrar empleo en sus comunidades.
Los miembros del Visual Survey Group “dedican muchas horas cada día a examinar los datos por pura alegría e interés en promover la ciencia”, dijo Jacobs. Colectivamente, el equipo ha sido coautor de más de 68 artículos científicos revisados por pares, incluido el descubrimiento de “exocomets” en tránsito o cometas fuera del sistema solar que cruzan la cara de una estrella.
“Nos encanta contribuir a la ciencia”, dijo Jacobs. “Y me encanta este tipo de topografía, sabiendo que uno está en un nuevo territorio desconocido que ningún ser humano ha visto antes”.
