Científicos del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar (MPS), la Universidad Georg August de Göttingen, y el Observatorio Sonneberg han descubierto 18 planetas del tamaño de la Tierra más allá del sistema solar. Los mundos son tan pequeños que las encuestas anteriores los habían pasado por alto. Uno de ellos es uno de los más pequeños conocidos hasta ahora; otro podría ofrecer condiciones favorables a la vida. Los investigadores volvieron a analizar una parte de los datos del Telescopio Espacial Kepler de la NASA con un método nuevo y más sensible que desarrollaron. El equipo estima que su nuevo método tiene el potencial de encontrar más de 100 exoplanetas adicionales en todo el conjunto de datos de la misión Kepler. Los científicos describen sus resultados en la revista. Astronomía y Astrofísica .

Hasta ahora se conocen algo más de 4000 planetas que orbitan estrellas fuera de nuestro sistema solar. De estos llamados exoplanetas, alrededor del 96 por ciento son significativamente más grandes que nuestra Tierra, la mayoría de ellos más comparables con las dimensiones de los gigantes gaseosos Neptuno o Júpiter. Este porcentaje probablemente no refleja las condiciones reales en el espacio, sin embargo, ya que los planetas pequeños son mucho más difíciles de rastrear que los grandes. Es más, Los mundos pequeños son objetivos fascinantes en la búsqueda de planetas potencialmente habitables fuera del sistema solar.

Los 18 mundos recién descubiertos entran en la categoría de planetas del tamaño de la Tierra. El más pequeño de ellos es sólo el 69 por ciento del tamaño de la Tierra; el más grande tiene apenas más del doble del radio de la Tierra. Y tienen otra cosa en común:los 18 planetas no pudieron ser detectados hasta ahora en los datos del Telescopio Espacial Kepler. Los algoritmos de búsqueda comunes no eran lo suficientemente sensibles.

En su búsqueda de mundos distantes, Los científicos a menudo usan el llamado método de tránsito para buscar estrellas con caídas periódicas de brillo. Si una estrella tiene un planeta cuyo plano orbital está alineado con la línea de visión desde la Tierra, el planeta oculta una pequeña fracción de la luz estelar cuando pasa frente a la estrella una vez por órbita.

"Los algoritmos de búsqueda estándar intentan identificar caídas repentinas de brillo, "explica el Dr. Rene Heller de MPS, primer autor de las publicaciones actuales. "En realidad, sin embargo, un disco estelar aparece un poco más oscuro en el borde que en el centro. Cuando un planeta se mueve frente a una estrella, por lo tanto, inicialmente bloquea menos la luz de las estrellas que en la mitad del tránsito. El oscurecimiento máximo de la estrella ocurre en el centro del tránsito justo antes de que la estrella se vuelva gradualmente más brillante nuevamente, " el explica.

Los planetas grandes tienden a producir variaciones de brillo claras y profundas de sus estrellas anfitrionas, de modo que la variación sutil de brillo de centro a extremidad en la estrella apenas juega un papel en su descubrimiento. Pequeños planetas sin embargo, presentan a los científicos inmensos desafíos. Su efecto sobre el brillo estelar es tan pequeño que es extremadamente difícil distinguirlo de las fluctuaciones de brillo natural de la estrella y del ruido que necesariamente viene con cualquier tipo de observación. El equipo de René Heller ahora ha podido demostrar que la sensibilidad del método de tránsito se puede mejorar significativamente, si se supone una curva de luz más realista en el algoritmo de búsqueda.

"Nuestro nuevo algoritmo ayuda a dibujar una imagen más realista de la población de exoplanetas en el espacio, ", resume Michael Hippke del Observatorio Sonneberg." Este método constituye un importante paso adelante, especialmente en la búsqueda de planetas similares a la Tierra ".

Los investigadores utilizaron datos del telescopio espacial Kepler de la NASA como banco de pruebas para su nuevo algoritmo. En la primera fase de la misión de 2009 a 2013, Kepler registró las curvas de luz de más de 100, 000 estrellas, resultando en el descubrimiento de más de 2300 planetas. Después de un defecto técnico, el telescopio tuvo que usarse en un modo de observación alternativo, llamada la misión K2, pero, sin embargo, supervisó más de otros 100, 000 estrellas al final de la misión en 2018. Como primera muestra de prueba para su nuevo algoritmo, los investigadores decidieron volver a analizar las 517 estrellas de K2 que ya se sabía que albergaban al menos un planeta en tránsito.

Además de los planetas previamente conocidos, los investigadores descubrieron 18 nuevos objetos que anteriormente se habían pasado por alto. "En la mayoría de los sistemas planetarios que estudiamos, los nuevos planetas son los más pequeños, "El coautor Kai Rodenbeck de la Universidad de Göttingen y MPS describe los resultados. Además, la mayoría de los nuevos planetas orbitan su estrella más cerca que sus compañeros planetarios previamente conocidos. Por lo tanto, es probable que las superficies de estos nuevos planetas tengan temperaturas muy por encima de los 100 grados Celsius; algunos incluso tienen temperaturas de hasta 1000 grados centígrados. Solo uno de los cuerpos es una excepción:probablemente orbita su estrella enana roja dentro de la llamada zona habitable. A esta distancia favorable de su estrella, este planeta puede ofrecer condiciones bajo las cuales podría haber agua líquida en su superficie, uno de los requisitos previos básicos para la vida tal como la conocemos en la Tierra.

Por supuesto, los investigadores no pueden descartar que su método, también, es ciego a otros planetas en los sistemas que investigaron. En particular, Se sabe que los pequeños planetas a grandes distancias de sus estrellas anfitrionas son problemáticos. Requieren más tiempo para completar una órbita completa que los planetas que orbitan sus estrellas más cerca. Como consecuencia, los tránsitos de planetas en órbitas amplias ocurren con menos frecuencia, lo que hace que sus señales sean aún más difíciles de detectar.

El nuevo método desarrollado por Heller y sus colegas abre posibilidades fascinantes. Además de las 517 estrellas que se están investigando ahora, la misión Kepler también ofrece conjuntos de datos para cientos de miles de otras estrellas. Los investigadores asumen que su método les permitirá encontrar más de 100 mundos del tamaño de la Tierra en los datos de la misión principal de Kepler. "Este nuevo método también es particularmente útil para prepararse para la próxima misión PLATO que será lanzada en 2026 por la Agencia Espacial Europea". "dice el Prof. Dr. Laurent Gizon, Director General del MPS. PLATO descubrirá y caracterizará muchos más sistemas de planetas múltiples alrededor de estrellas similares al Sol, algunos de los cuales serán capaces de albergar vida.