El satélite de estudio de exoplanetas en tránsito (TESS) de la NASA ha descubierto su primer planeta del tamaño de la Tierra en la zona habitable de su estrella. el rango de distancias donde las condiciones pueden ser las adecuadas para permitir la presencia de agua líquida en la superficie. Los científicos confirmaron el hallazgo, llamado TOI 700 d, utilizando el telescopio espacial Spitzer de la NASA y han modelado los entornos potenciales del planeta para ayudar a informar las observaciones futuras.

TOI 700 d es uno de los pocos planetas del tamaño de la Tierra descubiertos hasta ahora en la zona habitable de una estrella. Otros incluyen varios planetas en el sistema TRAPPIST-1 y otros mundos descubiertos por el Telescopio Espacial Kepler de la NASA.

"TESS fue diseñado y lanzado específicamente para encontrar planetas del tamaño de la Tierra que orbitan estrellas cercanas, "dijo Paul Hertz, director de la división de astrofísica en la sede de la NASA en Washington. "Los planetas alrededor de estrellas cercanas son más fáciles de seguir con telescopios más grandes en el espacio y en la Tierra. Descubrir TOI 700 d es un hallazgo científico clave para TESS. Confirmar el tamaño del planeta y el estado de la zona habitable con Spitzer es otra victoria para Spitzer a medida que se acerca el final de las operaciones científicas este enero ".

TESS monitorea grandes franjas del cielo, llamados sectores, durante 27 días seguidos. Esta mirada larga permite al satélite rastrear los cambios en el brillo estelar causados ​​por un planeta en órbita que se cruza frente a su estrella desde nuestra perspectiva. un evento llamado tránsito.

TOI 700 es un pequeño fría estrella enana M ubicada a poco más de 100 años luz de distancia en la constelación sureña Dorado. Es aproximadamente el 40% de la masa y el tamaño del Sol y aproximadamente la mitad de la temperatura de su superficie. La estrella aparece en 11 de los 13 sectores que TESS observó durante el primer año de la misión. y los científicos capturaron múltiples tránsitos por sus tres planetas.

La estrella fue originalmente clasificada erróneamente en la base de datos TESS como más similar a nuestro Sol, lo que significaba que los planetas parecían más grandes y calientes de lo que realmente son. Varios investigadores, incluido Alton Spencer, un estudiante de secundaria que trabaja con miembros del equipo TESS, identificó el error.

"Cuando corregimos los parámetros de la estrella, el tamaño de sus planetas se redujo, y nos dimos cuenta de que el más externo tenía aproximadamente el tamaño de la Tierra y estaba en la zona habitable, "dijo Emily Gilbert, estudiante de posgrado en la Universidad de Chicago. "Adicionalmente, en 11 meses de datos no vimos destellos de la estrella, lo que mejora las posibilidades de que TOI 700 d sea habitable y facilita el modelado de las condiciones atmosféricas y de la superficie ".

Gilbert y otros investigadores presentaron los hallazgos en la 235a reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Honolulu, y tres artículos, uno de los cuales dirigió Gilbert, se han enviado a revistas científicas.

El planeta más interno, llamado TOI 700 b, es casi exactamente del tamaño de la Tierra, es probablemente rocoso y completa una órbita cada 10 días. El planeta del medio TOI 700 c, es 2,6 veces más grande que la Tierra, entre los tamaños de la Tierra y Neptuno, orbita cada 16 días y es probable que sea un mundo dominado por el gas. TOI 700 d, el planeta más externo conocido en el sistema y el único en la zona habitable, mide un 20% más que la Tierra, orbita cada 37 días y recibe de su estrella el 86% de la energía que el Sol proporciona a la Tierra. Se cree que todos los planetas están vinculados por mareas a su estrella, lo que significa que giran una vez por órbita para que un lado esté constantemente bañado por la luz del día.

Un equipo de científicos dirigido por Joseph Rodríguez, astrónomo del Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian en Cambridge, Massachusetts, solicitó observaciones de seguimiento con Spitzer para confirmar TOI 700 d.

"Dado el impacto de este descubrimiento, que es el primer planeta del tamaño de la Tierra en una zona habitable de TESS, realmente queríamos que nuestra comprensión de este sistema fuera lo más concreta posible, "Dijo Rodríguez." Spitzer vio el tránsito de TOI 700 d exactamente cuando lo esperábamos. Es una gran adición al legado de una misión que ayudó a confirmar dos de los planetas TRAPPIST-1 e identificar cinco más ".

Los datos de Spitzer aumentaron la confianza de los científicos de que TOI 700 d es un planeta real y agudizaron sus mediciones de su período orbital en un 56% y su tamaño en un 38%. También descartó otras posibles causas astrofísicas de la señal de tránsito, como la presencia de un más pequeño, estrella compañera más tenue en el sistema.

Rodríguez y sus colegas también utilizaron observaciones de seguimiento de un telescopio terrestre de 1 metro en la red global del Observatorio Las Cumbres para mejorar la confianza de los científicos en el período orbital y el tamaño de TOI 700 c en un 30% y un 36%. respectivamente.

Porque TOI 700 es brillante, cercano, y no muestra señales de llamaradas estelares, el sistema es un candidato ideal para mediciones de masa precisas por parte de los observatorios terrestres actuales. These measurements could confirm scientists' estimates that the inner and outer planets are rocky and the middle planet is made of gas.

Future missions may be able to identify whether the planets have atmospheres and, si es así, even determine their compositions.

While the exact conditions on TOI 700 d are unknown, scientists can use current information, like the planet's size and the type of star it orbits, to generate computer models and make predictions. Researchers at NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, modeled 20 potential environments of TOI 700 d to gauge if any version would result in surface temperatures and pressures suitable for habitability.

Their 3-D climate models examined a variety of surface types and atmospheric compositions typically associated with what scientists regard to be potentially habitable worlds. Because TOI 700 d is tidally locked to its star, the planet's cloud formations and wind patterns may be strikingly different from Earth's.

One simulation included an ocean-covered TOI 700 d with a dense, carbon-dioxide-dominated atmosphere similar to what scientists suspect surrounded Mars when it was young. The model atmosphere contains a deep layer of clouds on the star-facing side. Another model depicts TOI 700 d as a cloudless, all-land version of modern Earth, where winds flow away from the night side of the planet and converge on the point directly facing the star.

When starlight passes through a planet's atmosphere, it interacts with molecules like carbon dioxide and nitrogen to produce distinct signals, called spectral lines. The modeling team, led by Gabrielle Engelmann-Suissa, a Universities Space Research Association visiting research assistant at Goddard, produced simulated spectra for the 20 modeled versions of TOI 700 d.

"Someday, when we have real spectra from TOI 700 d, we can backtrack, match them to the closest simulated spectrum, and then match that to a model, " Engelmann-Suissa said. "It's exciting because no matter what we find out about the planet, it's going to look completely different from what we have here on Earth."