Usando observaciones del Satélite de Estudio de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA, un equipo internacional de astrónomos ha descubierto un trío de mundos calientes más grandes que la Tierra orbitando una versión mucho más joven de nuestro Sol llamada TOI 451. El sistema reside en la corriente Piscis-Eridanus, recientemente descubierta, una colección de estrellas de menos del 3% de la edad de nuestro sistema solar que se extiende a lo largo de un tercio del cielo.

Los planetas fueron descubiertos en imágenes de TESS tomadas entre octubre y diciembre de 2018. Los estudios de seguimiento de TOI 451 y sus planetas incluyeron observaciones realizadas en 2019 y 2020 utilizando el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA. que desde entonces se ha retirado, así como muchas instalaciones en tierra. Datos de archivo de infrarrojos del satélite Explorador de exploración infrarroja de campo amplio de objetos cercanos a la Tierra (NEOWISE) de la NASA, recopilados entre 2009 y 2011 bajo su nombre anterior, WISE:sugiere que el sistema retiene un disco frío de polvo y escombros rocosos. Otras observaciones muestran que TOI 451 probablemente tiene dos compañeros estelares distantes que giran en círculos mucho más allá de los planetas.

"Este sistema comprueba muchas casillas para los astrónomos, "dijo Elisabeth Newton, profesor asistente de física y astronomía en el Dartmouth College de Hannover, Nueva Hampshire, quien dirigió la investigación. "Tiene solo 120 millones de años y está a solo 400 años luz de distancia, permitiendo observaciones detalladas de este joven sistema planetario. Y como hay tres planetas entre dos y cuatro veces el tamaño de la Tierra, son objetivos especialmente prometedores para probar teorías sobre cómo evolucionan las atmósferas planetarias ".

Un artículo que informa de los hallazgos se publicó el 14 de enero en El diario astronómico .

Las corrientes estelares se forman cuando la gravedad de nuestra galaxia, la Vía Láctea, desgarra los cúmulos de estrellas o las galaxias enanas. Las estrellas individuales se mueven a lo largo de la órbita original del cúmulo, formando un grupo alargado que se dispersa gradualmente.

En 2019, un equipo dirigido por Stefan Meingast en la Universidad de Viena utilizó datos de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea para descubrir la corriente Piscis-Eridanus, llamado así por las constelaciones que contienen las mayores concentraciones de estrellas. Extendiéndose a lo largo de 14 constelaciones, el flujo es de aproximadamente 1, 300 años luz de largo. Sin embargo, la edad inicialmente determinada para la corriente era mucho más antigua de lo que pensamos ahora.

Más tarde en 2019, Los investigadores dirigidos por Jason Curtis de la Universidad de Columbia en la ciudad de Nueva York analizaron los datos de TESS de decenas de miembros de la corriente. Las estrellas más jóvenes giran más rápido que sus contrapartes mayores, y también tienden a tener manchas estelares prominentes:más oscuras, regiones más frías como manchas solares. A medida que estos puntos giran dentro y fuera de nuestra vista, pueden producir ligeras variaciones en el brillo de una estrella que TESS puede medir.

Las mediciones de TESS revelaron evidencia abrumadora de manchas estelares y una rápida rotación entre las estrellas de la corriente. Basado en este resultado, Curtis y sus colegas encontraron que la corriente tenía solo 120 millones de años, similar al famoso cúmulo de las Pléyades y ocho veces más joven que las estimaciones anteriores. La masa, juventud, y la proximidad de la corriente Piscis-Eridanus lo convierten en un laboratorio fundamental emocionante para estudiar la formación y evolución de estrellas y planetas.

"Gracias a la cobertura casi total de TESS, las mediciones que podrían respaldar la búsqueda de planetas que orbitan miembros de esta corriente ya estaban disponibles para nosotros cuando se identificó la corriente, "dijo Jessie Christiansen, coautor del artículo y director científico adjunto del Archivo de Exoplanetas de la NASA, una instalación para investigar mundos más allá de nuestro sistema solar administrada por Caltech en Pasadena, California. "Los datos de TESS continuarán permitiéndonos superar los límites de lo que sabemos sobre los exoplanetas y sus sistemas en los próximos años".

La joven estrella TOI 451, mejor conocido por los astrónomos como CD-38 1467, se encuentra a unos 400 años luz de distancia en la constelación de Eridanus. Tiene el 95% de la masa de nuestro Sol, pero es un 12% más pequeño, un poco más fresco, y emite un 35% menos de energía. TOI 451 rota cada 5,1 días, que es más de cinco veces más rápido que el sol.

TESS descubre nuevos mundos buscando tránsitos, el leve atenuaciones regulares que ocurren cuando un planeta pasa frente a su estrella desde nuestra perspectiva. Los tránsitos de los tres planetas son evidentes en los datos de TESS. El equipo de Newton obtuvo medidas de Spitzer que respaldaron los hallazgos de TESS y ayudaron a descartar posibles explicaciones alternativas. Observaciones adicionales de seguimiento provienen del Observatorio Las Cumbres, una red mundial de telescopios con sede en Goleta, California y el Telescopio de reconocimiento de exoplanetas de Perth en Australia.

Incluso el planeta más distante de TOI 451 orbita tres veces más cerca de lo que Mercurio se acerca al Sol, así que todos estos mundos son bastante calientes e inhóspitos para la vida tal como la conocemos. Las estimaciones de temperatura oscilan entre aproximadamente 2, 200 grados Fahrenheit (1, 200 grados Celsius) para el planeta más interno a aproximadamente 840 F (450 C) para el más externo.

TOI 451b orbita cada 1,9 días, es aproximadamente 1,9 veces el tamaño de la Tierra, y su masa estimada varía de dos a 12 veces la de la Tierra. El próximo planeta que salga TOI 451 c, completa una órbita cada 9.2 días, es aproximadamente tres veces más grande que la Tierra, y tiene entre tres y 16 veces la masa de la Tierra. El mundo más grande y lejano, TOI 451 d, rodea la estrella cada 16 días, es cuatro veces el tamaño de nuestro planeta, y pesa entre cuatro y 19 masas terrestres.

Los astrónomos esperan que planetas tan grandes como estos retengan gran parte de sus atmósferas a pesar del intenso calor de su estrella cercana. Diferentes teorías sobre cómo evolucionan las atmósferas cuando un sistema planetario alcanza la edad de TOI 451 predicen una amplia gama de propiedades. La observación de la luz de las estrellas que atraviesa las atmósferas de estos planetas brinda la oportunidad de estudiar esta fase de desarrollo y podría ayudar a restringir los modelos actuales.

"Al medir la luz de las estrellas que penetra en la atmósfera de un planeta en diferentes longitudes de onda, podemos inferir su composición química y la presencia de nubes o neblinas de gran altitud, "dijo Elisa Quintana, un astrofísico en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Los planetas de TOI 451 ofrecen excelentes objetivos para tales estudios con Hubble y el próximo telescopio espacial James Webb".

Las observaciones de WISE muestran que el sistema es inusualmente brillante en luz infrarroja, que es invisible a los ojos humanos, en longitudes de onda de 12 y 24 micrómetros. Esto sugiere la presencia de un disco de escombros, donde cuerpos rocosos parecidos a asteroides chocan y se muelen hasta convertirse en polvo. Aunque Newton y su equipo no pueden determinar la extensión del disco, lo ven como un anillo difuso de roca y polvo centrado tan lejos de la estrella como Júpiter de nuestro Sol.

Los investigadores también investigaron una estrella vecina tenue que aparece a unos dos píxeles de distancia de TOI 451 en las imágenes de TESS. Basado en datos de Gaia, El equipo de Newton determinó que esta estrella es una compañera ligada gravitacionalmente ubicada tan lejos de TOI 451 que su luz tarda 27 días en llegar allí. De hecho, los investigadores creen que la compañera es probablemente un sistema binario de dos estrellas enanas de tipo M, cada uno con aproximadamente el 45% de la masa del Sol y emitiendo solo el 2% de su energía.