Un intrigant món de grandària similar a la Terra trobat de manera independent per dos grups d’astrònoms

• Gliese 12 b és el nom del nou exoplaneta, el més pròxim, en trànsit, temperat i de la grandària de la Terra localitzat fins ara
• El planeta és un candidat únic per a futurs estudis atmosfèrics que podrien ajudar a desentranyar alguns aspectes de l’evolució del nostre sistema solar
• Investigadors de l’IEEC a l’Institut de Ciències de l’Espai han participat en aquest estudi

Dos equips internacionals d’astrònoms han descobert un apassionant planeta amb una mida entre la de la Terra i Venus a només 40 anys llum de distància. Múltiples factors el converteixen en un dels mons més susceptibles de ser estudiats amb el telescopi espacial James Webb de la NASA, l’Agència Espacial Europea (ESA) i l’Agència Espacial Canadenca (CSA). Investigadors de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) a l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) han participat en aquesta recerca amb un dels equips, els resultats del qual apareixen a la revista especialitzada The Astrophysical Journal Letters.

Gliese 12 b és el nom del nou exoplaneta, descobert per un equip internacional liderat per científics del Centre d’Astrobiologia del Japó, la Universitat de Tòquio, l’Observatori Astronòmic Nacional del Japó i l’Institut Tecnològic de Tòquio gràcies a una col·laboració entre la campanya TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA i un programa de cartografiat estratègic (SSP) del telescopi Subaru. L’observació de trànsits (descensos breus i regulars de la llum de les estrelles provocats pel pas dels planetes que les orbiten) és un dels mètodes més comuns per detectar exoplanetes.

«Hem trobat el món en trànsit, temperat i de la grandària de la Terra més pròxim fins al moment», assegura Masayuki Kuzuhara, professor adjunt del projecte en el Centre d’Astrobiologia de Tòquio, que ha coliderat un equip de recerca amb Akihiko Fukui, professor adjunt del projecte en la Universitat de Tòquio. «Si bé encara no sabem si posseeix atmosfera, hem considerat que es tracta d’un exo-Venus, amb una grandària i una energia rebuda de la seva estrella similars als del nostre veí planetari del sistema solar».

Detectar un nou món

L’estrella amfitriona, anomenada Gliese 12, és un nan vermell fred situat a gairebé 40 anys llum de distància a la constel·lació de Peixos. L’estrella té només un 27% de la grandària del Sol, amb un 60% de la seva temperatura superficial. L’equip de TESS va detectar indicis d’un candidat a planeta amb una grandària similar a la de la Terra i va informar de la detecció l’abril de 2023. Aquest informe va motivar als astrònoms a iniciar les observacions de seguiment per validar el senyal del candidat amb càmeres multicolor desenvolupades pel Centre d’Astrobiologia (ABC) i la Universitat de Tòquio.

Juan Carlos Morales i Ignasi Ribas, tots dos investigadors de l’IEEC a l’ICE-CSIC, han col·laborat amb l’equip japonès. «Hem pogut restringir la massa del planeta a menys de 3,9 masses terrestres combinant les mesures preses amb Subaru i les realitzades amb CARMENES en el telescopi de 3,5 m de l’Observatori de Calar Alto», explica Juan Carlos Morales.

El nou món, Gliese 12 b, completa una volta a la seva estrella cada 12,8 dies i té la grandària de la Terra o lleugerament menor, comparable a la de Venus. Suposant que no tingui atmosfera, la temperatura superficial del planeta s’estima en uns 42 °C.

Les diminutes grandàries i masses dels estels nans vermells els fan ideals per trobar-hi planetes de la mida de la Terra. Una estrella petita implica una major disminució de la lluentor cada vegada que un planeta passa per davant d’ella i una massa menor significa que un planeta en òrbita pot produir un major balanceig, conegut com «moviment reflex», de l’estrella. Aquests efectes fan que els planetes més petits siguin més fàcils de detectar.

La menor lluminositat dels estels nans vermells també significa que les seves zones habitables (el rang de distàncies orbitals en què podria existir aigua líquida en la superfície d’un planeta) estan més a prop d’ells. Això fa que sigui més fàcil detectar planetes en trànsit dins de les zones habitables al voltant de nans vermells que al voltant d’estrelles que emeten més energia.

Un gran candidat per a l’estudi atmosfèric

La distància que separa Gliese 12 del nou planeta és només el 7% de la distància entre la Terra i el Sol. El planeta rep de la seva estrella 1,6 vegades més energia que la Terra del Sol i prop del 85% de la que experimenta Venus.

«Gliese 12 b representa un dels millors objectius per estudiar si els planetes de la grandària de la Terra que orbiten estrelles fredes poden conservar les seves atmosferes, un pas crucial per avançar en la comprensió de l’habitabilitat en planetes de tota la nostra galàxia», explica Shishir Dholakia, estudiant de doctorat en el Centre d’Astrofísica de la Universitat de Southern Queensland (Austràlia). Ha coliderat un altre equip de recerca juntament amb Larissa Palethorpe, estudiant de doctorat de la Universitat d’Edimburg i de la University College de Londres.

Llegenda: La mida estimada de Gliese 12 b pot ser tan gran com la de la Terra o lleugerament inferior, comparable a la de Venus en el nostre sistema solar. Aquest concepte artístic compara la Terra amb diferents interpretacions possibles de Gliese 12 b, des de l’absència d’atmosfera fins a una de gruixuda similar a la de Venus. Observacions posteriors amb el telescopi espacial James Webb ajudaran a determinar quanta atmosfera conserva el planeta, així com la seva composició.
Crèdits: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (Caltech-IPAC).

«Es tracta d’un candidat únic per a nous estudis atmosfèrics que podrien ajudar a desentranyar alguns aspectes de l’evolució del nostre propi sistema solar», explica Palethorpe. «La Terra continua sent habitable, però Venus no ho és degut a la seva pèrdua total d’aigua. L’atmosfera de Gliese 12 b podria ensenyar-nos molt sobre les trajectòries d’habitabilitat que prenen els planetes a mesura que es desenvolupen».

Un factor important per retenir l’atmosfera és el caràcter tempestuós de l’estrella. Els nans vermells tendeixen a ser magnèticament actius, la qual cosa dona lloc a freqüents i potents fulguracions de raigs X. No obstant això, les anàlisis de tots dos equips conclouen que Gliese 12 no mostra signes de comportament extrem, cosa que podria ajudar a conservar l’atmosfera del planeta.

Durant un trànsit, la llum de l’estrella amfitriona mostreja qualsevol possible atmosfera, pel simple fet de travessar-la. Les diferents molècules de gas absorbeixen colors diferents, per la qual cosa el trànsit proporciona un conjunt d’empremtes químiques que poden ser detectades per telescopis com el Webb.

«Fins ara, només coneixem un grapat de sistemes que estiguin prou prop de nosaltres i que compleixin altres criteris necessaris per a aquesta mena d’estudi, anomenat espectroscòpia de transmissió, fent servir les instal·lacions actuals», afirma Michael McElwain, astrofísic investigador del Centre Goddard de Vols Espacials de la NASA a Greenbelt, Maryland, i coautor de l’article de Kuzuhara. «Per comprendre millor la diversitat d’atmosferes al voltant de planetes temperats similars a la Terra, necessitem més exemples com Gliese 12 b», conclou.

Aquesta recerca es presenta en un article titulat «Gliese 12 b: A Temperate Earth-sized Planet at 12 pc Ideal for Atmospheric Transmission Spectroscopy», de Masayuki Kuzuhara, Akihiko Fukui et al. (inclosos Juan Carlos Morales i Ignasi Ribas), que ha aparegut a la revista The Astrophysical Journal Letters el 23 de maig de 2024.

Les troballes de Dholakia i Palethorpe s’han publicat el mateix dia a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

• IEEC
• ICE-CSIC
• CARMENES
• Subaru Telescope
• TESS

Contactes