Los astrónomos descubrieron un nuevo planeta pícaro que acecha en los datos de archivo recopilados por el telescopio espacial Hubble, y el hallazgo es gracias a un poco de casualidad, y un poco de ayuda del mismo genio, Albert Einstein.
Pícaro, o “Flotando libremente”, planetas son mundos que no orbitan una estrella. Se ganan su estado deshonesto cuando son expulsados de sus sistemas de origen debido a interacciones con sus planetas hermanos o por agitación gravitacional causada por las estrellas que pasan.
La forma más exitosa de detectar un planeta extrasolar, o exoplanetaen general, espera hasta que cruza, o “tránsitos”, la cara de su estrella matriz. Sin embargo, al ser huérfanos cósmicos sin un padre estelar, los planetas rebeldes no se pueden detectar de esta manera. Afortunadamente, un fenómeno predicho por primera vez por Einstein en 1915 ofrece una forma de detectar estos mundos deshonestos.
“Los planetas flotantes, a diferencia de los exoplanetas más conocidos, no orbitan ninguna estrella. Se desplazan solos a través de la galaxia, en completa oscuridad, sin sol para iluminarlos. Eso los hace imposibles de detectar el uso de técnicas tradicionales de detección de planetas, que dependen de la luz de una estrella anfitriona”, Przemek Mroz, miembro del equipo de estudio y profesor de planeta en la Universidad de Warsaw, dijo Space.com. “Para encontrar estos objetos esquivos, utilizamos una técnica llamada microlente gravitacional”.
Cómo Einstein se convirtió en un cazador de planetas pícaros
Teoría de la gravedad de Einstein de 1915, relatividad generalsugiere que los objetos con masa causan que la tela misma del espacio “se deforma”. Cuanto más grande es la masa, mayor es la urdimbre y, por lo tanto, más fuerte es la gravedad que surge de la urdimbre.
La lente gravitacional surge cuando la luz de una fuente de fondo pasa por la urdimbre. Su camino se curva. Esto puede amplificar esa fuente de fondo, un efecto que los astrónomos usan con Bosque y el James Webb Space Telescope (JWST) Estudiar galaxias extremadamente distantes que generalmente serían demasiado débiles para ver.
“Este fenómeno ocurre cuando un objeto masivo, la lente, pasa frente a una estrella distante (la fuente), aumentando la luz de la estrella debido a la gravedad de la lente”, explicó Mroz. “La belleza de la microlente es que funciona incluso si el objeto de lente no emite ninguna luz.
“Durante los eventos de microlente, la estrella de origen se magnifica temporalmente. Podemos estimar la masa del objeto de lente midiendo la duración y otras propiedades del evento”.
Mroz agregó que cuando los eventos de microlente se generan mediante planetas Rogue Passing, generalmente son muy cortos, y duran menos de un día.
El evento de microlente particular que el equipo estudió para revelar este nuevo mundo pícaro está designado OGLE-2023-BLG-0524 y Hubble observó el 22 de mayo de 2023, permaneciendo enterrado en los datos del telescopio espacial.
“Fue descubierto en la dirección del bulto galáctico por el experimento de lente gravitacional óptica [OGLE] encuesta, y observada independientemente por la red de telescopio de microlenses de Corea [KMTNet]”Mroz dijo.” La escala de tiempo de Einstein del evento fue de solo ocho horas, lo que lo convirtió en uno de los eventos de microlaje más cortos registrados “.
Según las propiedades del evento de microlente, Mroz y sus colegas pudieron estimar que el objeto del cuerpo de lente podría ser un Planeta Neptuno-Mass Ubicado en el disco galáctico de la Vía Láctea, a unos 15,000 años luz de distancia. Alternativamente, el mundo rebelde podría ser un más grande pero más distante Saturn-masa Objeto en el bulto galáctico de la Vía Láctea, a aproximadamente 23,000 años luz de distancia.
“Ambos escenarios son consistentes con la señal de microlente que observamos”, dijo Mroz.
Caza de planetas en los archivos de Hubble
Una de las tareas más importantes que enfrentó al equipo al descubrir el evento de microlente Ogle-2023-Blg-0524 estaba determinando que esto fue causado por un planeta deshonesto, y no por un planeta asociado con una estrella sino en una órbita amplia lejos de su padre estelar.
Razonaron que si el planeta tenía una estrella anfitriona cercana, dentro de 10 veces el distancia entre la tierra y el sol (10 au), probablemente habrían visto una segunda señal de microlente más duradera de la estrella. Los investigadores no vieron tal firma, por lo que podrían descartar que el planeta tenía un compañero estelar cercano.
Sin embargo, si el planeta orbita una estrella en una separación mucho más amplia, más de 10 Au, las probabilidades de detectar la estrella huésped son mucho más bajas.
“Esto significa que no podemos descartar completamente el escenario de amplio órbita, pero aquí es donde se pone interesante”, dijo Mroz. “Debido a que la lente y la estrella de fondo se mueven lentamente entre sí, eventualmente se separarán en el cielo.
“Si detectamos la luz del objeto de lente en ese momento, sabremos que no está completamente flotante”.
Desafortunadamente, Mroz explicó que la distancia entre el planeta y la estrella de fondo significa que su movimiento relativo parece increíblemente pequeño, aproximadamente 5 miliarcos por año.
“Pasará al menos una década antes de que podamos esperar resolverlos con los instrumentos actuales, como el telescopio espacial Hubble o grandes telescopios terrestres”, dijo Mroz.
Hubble fue particularmente útil en esta caza de planetas deshonestos porque la región del cielo que alberga el evento de microlente fue observado por el telescopio espacial de larga data en 1997. Eso es más de 25 años antes del evento de microlente.
“Eso nos dio una oportunidad única para probar si podría haber una estrella asociada con la lente”, dijo Mroz. “Según nuestro modelo, en 1997, la lente y la fuente deberían haberse separado por 0.13 arcos.
La ausencia de luz detectable en la posición de lente esperada le dijo al equipo que cualquier estrella anfitriona potencial tendría que ser muy débil.
“Dependiendo del modelo de población estelar que usamos, eso descarta alrededor del 25% al 48% de las posibles estrellas compañeras”, dijo Mroz. “Eso nos empuja más hacia la conclusión de que este puede ser realmente un planeta flotante”.
Mroz explicó que Ogle-2023-BLG-0524 fue descubierto por el miembro del equipo Mateusz Kapusta por casualidad mientras el equipo estaba siguiendo los eventos de microlaje.
“¡Este descubrimiento fue en parte serendipia!” Dijo Mroz. “Fue un descanso de la suerte, pero creemos que hay muchas más oportunidades ocultas en los datos.
“Los eventos de microlente ocurren todo el tiempo en los campos estelares densos, y Hubble ha observado muchos de esos campos en el pasado. Eso significa que podría haber eventos más interesantes esperando ser descubiertos en los datos del Hubble”.
La investigación del equipo está disponible como preimpresión en el repositorio de papel arxiv.