En la búsqueda de planetas similares al nuestro, un punto de comparación importante es la densidad del planeta. Una densidad baja les dice a los científicos que es más probable que un planeta sea gaseoso como Júpiter, y una alta densidad se asocia con planetas rocosos como la Tierra. Pero un nuevo estudio sugiere que algunos son menos densos de lo que se pensaba anteriormente debido a un segundo, estrella oculta en sus sistemas.

Mientras los telescopios miran fijamente parches particulares del cielo, no siempre pueden diferenciar entre una estrella y dos. Un sistema de dos estrellas en órbita cercana puede aparecer en imágenes como un solo punto de luz, incluso desde observatorios sofisticados como el telescopio espacial Kepler de la NASA. Esto puede tener consecuencias importantes para determinar el tamaño de los planetas que orbitan solo una de estas estrellas, dice un próximo estudio en el Diario astronómico por Elise Furlan de Caltech / IPAC-NExScI en Pasadena, California, y Steve Howell en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley de California.

"Nuestra comprensión de cuántos planetas son pequeños como la Tierra, y cuántos son tan grandes como Júpiter, puede cambiar a medida que obtengamos más información sobre las estrellas que orbitan, "Dijo Furlan." Realmente tienes que conocer bien la estrella para tener una buena idea de las propiedades de sus planetas ".

Se sabe que algunos de los planetas más bien estudiados fuera de nuestro sistema solar, o exoplanetas, orbitan estrellas solitarias. Conocemos Kepler-186f, un planeta del tamaño de la Tierra en la zona habitable de su estrella, orbita una estrella que no tiene compañera (la zona habitable es la distancia a la que un planeta rocoso podría soportar agua líquida en su superficie). TRAPPIST-1, la estrella enana ultrafría que alberga siete planetas del tamaño de la Tierra, tampoco tiene acompañante. Eso significa que no hay una segunda estrella que complique la estimación de los diámetros de los planetas, y por tanto sus densidades.

Pero otras estrellas tienen un compañero cercano, Las imágenes de alta resolución han revelado recientemente. David Ciardi, científico jefe del Instituto de Ciencias de Exoplanetas de la NASA (NExScI) en Caltech, lideró un esfuerzo a gran escala para realizar un seguimiento de las estrellas que Kepler había estudiado utilizando una variedad de telescopios terrestres. Esta, combinado con otras investigaciones, ha confirmado que muchas de las estrellas donde Kepler encontró planetas tienen compañeros binarios. En algunos casos, los diámetros de los planetas que orbitan estas estrellas se calcularon sin tener en cuenta la estrella compañera. Eso significa que las estimaciones de sus tamaños deberían ser más pequeñas, y sus densidades más altas, que sus verdaderos valores.

Estudios previos determinaron que aproximadamente la mitad de todas las estrellas similares al sol en el vecindario de nuestro sol tienen un compañero dentro de 10, 000 unidades astronómicas (una unidad astronómica es igual a la distancia promedio entre el sol y la Tierra, 93 millones de millas o 150 millones de kilómetros). Basado en esto, alrededor del 15 por ciento de las estrellas en el campo de Kepler podrían tener un brillo, compañero cercano, lo que significa que los planetas alrededor de estas estrellas pueden ser menos densos de lo que se pensaba anteriormente.

El problema del tránsito de los binarios

Cuando un telescopio detecta un planeta cruzando frente a su estrella, un evento llamado "tránsito", los astrónomos miden la aparente disminución resultante en el brillo de la estrella. La cantidad de luz bloqueada durante un tránsito depende del tamaño del planeta:cuanto más grande es el planeta, cuanta más luz bloquea, y cuanto mayor es la atenuación que se observa. Los científicos usan esta información para determinar el radio (la mitad del diámetro) del planeta.

Si hay dos estrellas en el sistema, el telescopio mide la luz combinada de ambas estrellas. Pero un planeta en órbita alrededor de una de estas estrellas hará que solo una de ellas se atenúe. Entonces, si no sabes que hay una segunda estrella, subestimarás el tamaño del planeta.

Por ejemplo, si un telescopio observa que una estrella se atenúa en un 5 por ciento, los científicos determinarían el tamaño del planeta en tránsito en relación con esa estrella. Pero si una segunda estrella agrega su luz, el planeta debe ser más grande para causar la misma cantidad de atenuación.

Si el planeta orbita alrededor de la estrella más brillante en un par binario, la mayor parte de la luz en el sistema proviene de esa estrella de todos modos, por lo que la segunda estrella no tendrá un gran efecto en el tamaño calculado del planeta. Pero si el planeta orbita alrededor de la estrella más débil, el mas largo, la estrella primaria aporta más luz al sistema, y la corrección del radio calculado del planeta puede ser grande; podría duplicarse, triplicar o aumentar aún más. Esto afectará cómo se calcula la distancia orbital del planeta, lo que podría afectar si el planeta se encuentra en la zona habitable.

Si las estrellas son aproximadamente iguales en brillo, el "nuevo" radio del planeta es aproximadamente un 40 por ciento más grande que si se supusiera que la luz proviene de una sola estrella. Dado que la densidad se calcula utilizando el cubo del radio, esto significaría una disminución de la densidad de casi tres veces. El impacto de esta corrección es más significativo para los planetas más pequeños porque significa que un planeta que alguna vez se consideró rocoso podría, De hecho, ser gaseoso.

El nuevo estudio

En el nuevo estudio, Furlan y Howell se centraron en 50 planetas en el campo de visión del observatorio Kepler cuyas masas y radios se estimaron previamente. Todos estos planetas orbitan estrellas que tienen compañeras estelares dentro de aproximadamente 1, 700 unidades astronómicas. Para 43 de los 50 planetas, los informes anteriores sobre sus tamaños no tenían en cuenta la contribución de la luz de una segunda estrella. Eso significa que es necesaria una revisión de sus tamaños informados.

En la mayoría de los casos, el cambio en los tamaños reportados de los planetas sería pequeño. Investigaciones anteriores mostraron que 24 de los 50 planetas orbitan el más grande, estrella más brillante en un par binario. Es más, Furlan y Howell determinaron que 11 de estos planetas serían demasiado grandes para ser planetas si orbitaran a la estrella compañera más débil. Entonces, para 35 de los 50 planetas, los tamaños publicados no cambiarán sustancialmente.

Pero para 15 de los planetas, no pudieron determinar si orbitan la estrella más débil o la más brillante en un par binario. Para cinco de los 15 planetas, las estrellas en cuestión tienen aproximadamente el mismo brillo, por lo que sus densidades disminuirán sustancialmente independientemente de la estrella en la que orbitan.

Este efecto de las estrellas compañeras es importante para los científicos que caracterizan los planetas descubiertos por Kepler, que ha encontrado miles de exoplanetas. También será importante para la próxima misión del satélite de estudio de exoplanetas en tránsito (TESS) de la NASA, que buscará pequeños planetas alrededor, estrellas brillantes y pequeñas, estrellas frías.

"En estudios posteriores, queremos asegurarnos de que estamos observando el tipo y tamaño de planeta que creemos que somos, "Howell dijo." Los tamaños y densidades correctos de los planetas son críticos para las futuras observaciones de planetas de alto valor por parte del Telescopio Espacial James Webb de la NASA. En el panorama general saber qué planetas son pequeños y rocosos nos ayudará a comprender la probabilidad de que encontremos planetas del tamaño del nuestro en otra parte de la galaxia ".