Científicos del MIT y otras instituciones, trabajando en estrecha colaboración con astrónomos aficionados, han visto las polvorientas colas de seis exocometas, cometas fuera de nuestro sistema solar, orbitando una estrella débil a 800 años luz de la Tierra.

Estas bolas cósmicas de hielo y polvo que eran aproximadamente del tamaño del cometa Halley y viajaban alrededor de 100, 000 millas por hora antes de que finalmente se vaporizaran, son algunos de los objetos más pequeños encontrados hasta ahora fuera de nuestro propio sistema solar.

El descubrimiento marca la primera vez que se detecta un objeto tan pequeño como un cometa mediante fotometría de tránsito. una técnica mediante la cual los astrónomos observan la luz de una estrella en busca de reveladores caídas de intensidad. Tales caídas señalan tránsitos potenciales, o cruces de planetas u otros objetos frente a una estrella, que bloquean momentáneamente una pequeña fracción de su luz.

En el caso de esta nueva detección, los investigadores pudieron distinguir la cola del cometa, o rastro de gas y polvo, que bloqueó alrededor de una décima parte del 1 por ciento de la luz de la estrella cuando el cometa pasó como un rayo.

"Es sorprendente que se pueda detectar algo varios órdenes de magnitud más pequeño que la Tierra por el solo hecho de que está emitiendo una gran cantidad de escombros, "dice Saul Rappaport, profesor emérito de física en el Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT. "Es bastante impresionante poder ver algo tan pequeño, tan lejos."

Rappaport y su equipo han publicado sus resultados esta semana en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . Los coautores del artículo son Andrew Vanderburg del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica; varios astrónomos aficionados, incluido Thomas Jacobs de Bellevue, Washington; e investigadores de la Universidad de Texas en Austin, Centro de Investigación Ames de la NASA, y Northeastern University.

"Donde pocos han viajado"

La detección se realizó utilizando datos del Telescopio Espacial Kepler de la NASA, un observatorio estelar que se lanzó al espacio en 2009. Durante cuatro años, la nave espacial monitoreó alrededor de 200, 000 estrellas por caídas en la luz estelar causadas por exoplanetas en tránsito.

Hasta la fecha, la misión ha identificado y confirmado más de 2, 400 exoplanetas, en su mayoría orbitando estrellas en la constelación de Cygnus, con la ayuda de algoritmos automatizados que examinan rápidamente los datos de Kepler, buscando caídas características a la luz de las estrellas.

Los exoplanetas más pequeños detectados hasta ahora miden alrededor de un tercio del tamaño de la Tierra. Cometas en comparación, abarcan solo varios campos de fútbol, o una pequeña ciudad en su mayor parte, haciéndolos increíblemente difíciles de detectar.

Sin embargo, el 18 de marzo Jacobs, un astrónomo aficionado que se ha aficionado a examinar los datos de Kepler, pudo distinguir varios patrones de luz curiosos en medio del ruido.

Jacobs, que trabaja como asesor laboral para personas con discapacidad intelectual durante el día, es miembro de Planet Hunters, un proyecto científico ciudadano establecido por primera vez por la Universidad de Yale para reclutar astrónomos aficionados en la búsqueda de exoplanetas. A los miembros se les dio acceso a los datos de Kepler con la esperanza de que pudieran detectar algo de interés que una computadora podría pasar por alto.

En Enero, Jacobs se propuso escanear los cuatro años completos de los datos de Kepler tomados durante la misión principal, que comprende más de 200, 000 estrellas, cada uno con curvas de luz individuales, o gráficos de la intensidad de la luz rastreados a lo largo del tiempo. Jacobs pasó cinco meses examinando a ojo los datos, a menudo antes y después de su trabajo diario, y durante los fines de semana.

"La búsqueda de objetos de interés en los datos de Kepler requiere paciencia, persistencia, y perseverancia, "Dice Jacobs." Para mí es una forma de buscar tesoros, sabiendo que hay un evento interesante esperando ser descubierto. Se trata de explorar y estar de caza donde pocos han viajado antes ".

"Algo que hemos visto antes"

El objetivo de Jacobs era buscar cualquier cosa fuera de lo común que los algoritmos informáticos pudieran haber pasado por alto. En particular, estaba buscando tránsitos únicos:caídas en la luz de las estrellas que ocurren solo una vez, lo que significa que no son periódicos como los planetas que orbitan una estrella varias veces.

En su búsqueda vio tres de esos tránsitos únicos alrededor de KIC 3542116, una estrella débil ubicada a 800 años luz de la Tierra (los otros tres tránsitos fueron encontrados más tarde por el equipo). Marcó los eventos y alertó a Rappaport y Vanderburg, con quien había colaborado en el pasado para interpretar sus hallazgos.

"Nos sentamos en esto durante un mes, porque no sabíamos qué era:los tránsitos planetarios no se ven así, "Rappaport recuerda". Entonces se me ocurrió que, 'Oye, estos se parecen a algo que hemos visto antes '".

En un tránsito planetario típico, la curva de luz resultante se asemeja a una "U, "con una fuerte caída, luego una subida igualmente brusca, como resultado de que un planeta se bloqueó un poco primero, luego mucho, luego un poco de luz a medida que se mueve a través de la estrella. Sin embargo, las curvas de luz que Jacobs identificó parecían asimétricas, con un chapuzón fuerte, seguido de un aumento más gradual.

Rappaport se dio cuenta de que la asimetría en las curvas de luz se parecía a planetas en desintegración, con largos rastros de escombros que continuarían bloqueando un poco de luz a medida que el planeta se aleja de la estrella. Sin embargo, tales planetas en desintegración orbitan su estrella, transitando repetidamente. A diferencia de, Jacobs no había observado tal patrón periódico en los tránsitos que identificó.

"Pensamos, el único tipo de cuerpo que podría hacer lo mismo y no repetir es el que probablemente se destruya al final, "Dice Rappaport.

En otras palabras, en lugar de orbitar alrededor de la estrella, los objetos deben haber transitado, luego finalmente voló demasiado cerca de la estrella, y vaporizado.

"Lo único que se ajusta a la factura, y tiene una masa lo suficientemente pequeña como para ser destruida, es un cometa, "Dice Rappaport.

Los investigadores calcularon que cada cometa bloqueaba aproximadamente una décima parte del 1 por ciento de la luz de la estrella. Para hacer esto durante varios meses antes de desaparecer, el cometa probablemente se desintegró por completo, creando un rastro de polvo lo suficientemente grueso como para bloquear esa cantidad de luz estelar.

Vanderburg dice que el hecho de que estos seis exocometas parecen haber transitado muy cerca de su estrella en los últimos cuatro años plantea algunas preguntas intrigantes, cuyas respuestas podrían revelar algunas verdades sobre nuestro propio sistema solar.

"¿Por qué hay tantos cometas en las partes internas de estos sistemas solares?" Dice Vanderburg. "¿Es esta una era de bombardeo extremo en estos sistemas? Esa fue una parte realmente importante de la formación de nuestro propio sistema solar y puede haber traído agua a la Tierra. Tal vez estudiar exocometas y descubrir por qué se encuentran alrededor de este tipo de estrella ... podría darnos alguna idea de cómo ocurre el bombardeo en otros sistemas solares ".

Los investigadores dicen que en el futuro, La misión del satélite de estudio de exoplanetas en tránsito (TESS) dirigida por el MIT continuará con el tipo de investigación realizada por Kepler.

Además de contribuir a los campos de la astrofísica y la astronomía, Rappaport dice:la nueva detección habla de la perseverancia y el discernimiento de los científicos ciudadanos.

"Podría nombrar 10 tipos de cosas que estas personas han encontrado en los datos de Kepler que los algoritmos no pudieron encontrar, debido a la capacidad de reconocimiento de patrones en el ojo humano, "Dice Rappaport." Ahora se podría escribir un algoritmo informático para encontrar este tipo de forma de cometa. Pero se pasaron por alto en búsquedas anteriores. Eran lo suficientemente profundos pero no tenían la forma correcta que estaba programada en algoritmos. Creo que es justo decir que esto nunca habría sido encontrado por ningún algoritmo ".

Esta investigación hizo uso de datos recopilados por la misión Kepler, financiado por la dirección de la Misión Científica de la NASA.

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.