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The study is part of a collaboration between Chilean universities that seeks to discover and characterize extrasolar planets through the transit method.
Astronomers from the Millennium Institute of Astrophysics MAS, led by researcher Rafael Brahm, found an exoplanet with half the mass of Saturn orbiting an evolved star every 11 days. Its low density, together with the brightness of the host star, makes this system one of the best candidates for characterizing the planet’s atmosphere, which is relevant because it narrows the theories of formation and migration of giant planets. Other MAS researchers also participated in this study, including Andrés Jordán, associate researcher, Cristián Cortés, young researcher, and Holger Drass, postdoctoral researcher.
The study was carried out by the K2CL team, made up of researchers from different Chilean universities, such as Universidad Católica, Universidad de Chile and Universidad de Valparaíso. The purpose of this team is to discover and characterize extrasolar planets that, from our location as observers on Earth, pass in front of their star, covering part of their light. In order to do this, the team uses data from the “Kepler K2” space mission, combined with following observations made through instruments installed at observatories in northern Chile. “First, we use the transit method to identify that the stars observed by the Kepler space telescope have periodic drops in their flow that could be caused by the course of a planet between us and its star. Then, we conduct spectroscopic observations from Earth to confirm that the detected signal is produced by an orbiting body of planetary mass,” Rafael Brahm explains.
The astronomer assures that because the planet is transiting its star, its radius can be inferred thanks to the analysis of the fraction of light it blocks. Plus, since it orbits a bright star, it is possible to measure with high precision the variations in the star’s speed caused by the planet’s gravity, and in this way to be able to study its structure.
“The characteristics of this planet are rather particular since it is located in an area not totally studied. We found that its mass is between Neptune and Saturn, so it seems to be right in the transition between an ice-dominated structure, like Neptune’s, and a gas-dominated one, like Saturn’s,” the researcher states.
Brahm points out that the great detail that allowed to carry out this study led them to limit theories about the formation and migration of giant planets. “In addition, the radius of the planet is relatively similar to Saturn’s that, given the low mass of the planet, implies a low density. The high brightness of the star along with the low density of the planet makes it an excellent object of study for atmospheric characterization using a technique known as transmission spectroscopy,” he adds.
Researchers will continue to look for planets similar to the one found as they have detected a large number of candidates that still need observations for confirmation and characterization. “Even more important is the idea of transferring our project from K2 to the TESS mission, launched in April 2018, which began mapping the entire sky for candidates of planets transiting through bright stars,” he ends.[:es]
El estudio es parte de una colaboración entre universidades chilenas que busca descubrir y caracterizar planetas extrasolares a través del método de tránsito.
Astrónomos del Instituto Milenio de Astrofísica MAS, liderados por el investigador Rafael Brahm, encontraron un exoplaneta con la mitad de la masa de Saturno orbitando cada 11 días a una estrella evolucionada. Su baja densidad, junto con el brillo de la estrella anfitriona, hace que este sistema sea uno de los mejores candidatos para caracterizar la atmósfera del planeta, lo que es relevante porque permite constreñir teorías de formación y migración de planetas gigantes. En la investigación también participaron otros investigadores del MAS, entre los que se cuenta el investigador asociado Andrés Jordán, Cristián Cortés, investigador joven del mismo instituto, y Holger Drass, investigador postdoctoral del centro.
El estudio se realizó en el contexto del equipo K2CL, conformado por investigadores de diferentes universidades chilenas, como la Universidad Católica, la Universidad de Chile y la Universidad de Valparaíso. El propósito del grupo es descubrir y caracterizar planetas extrasolares que, desde nuestra ubicación como observadores en la Tierra, pasan delante de su estrella, tapando parte de su luz. Para esto, utilizan datos de la misión espacial “Kepler K2”, combinados con observaciones posteriores realizadas a través de instrumentos instalados en los observatorios del norte del país. “Para esto usamos primeramente el método de tránsito, con el cual identificamos que estrellas observadas por el telescopio espacial Kepler presentan caídas periódicas en su flujo que pudiesen ser producidas por el paso de un planeta entre nosotros y su estrella. Posteriormente, realizamos observaciones espectroscópicas desde la Tierra para confirmar que la señal detectada es efectivamente producida por un cuerpo orbitante de masa planetaria”, explica Rafael Brahm.
El astrónomo asegura que debido a que el planeta transita a su estrella, se puede interferir su radio gracias al análisis de la fracción de luz que bloquea. Además, dado que orbita a una estrella brillante, es posible medir con alta precisión las variaciones en la velocidad de la estrella que son provocadas por la gravedad del planeta, pudiendo así estudiar su estructura.
“Las características del planeta encontrado son bastante particulares ya que está en una zona poco estudiada. Encontramos que su masa se encuentra entre la de Neptuno y Saturno, por lo cual parece estar justo en la transición entre una estructura dominada por hielo, como la de Neptuno, y una dominada por gas, como la de Saturno”, comenta el científico.
De este estudio, Brahm destaca que el gran detalle con el que se pudo realizar les permite constreñir teorías de formación y migración de planetas gigantes. “Además, el radio del planeta es relativamente similar al de Saturno lo que, dada la baja masa del planeta, implica una baja densidad. El alto brillo de la estrella junto con la baja densidad del planeta lo hacen un excelente objeto de estudio para caracterización atmosférica vía una técnica que se conoce como espectroscopia de transmisión”, agrega.
Los investigadores continuarán buscando planetas similares al hallado ya que han detectado una gran cantidad de candidatos que aún necesitan observaciones para su confirmación y caracterización. “Aún más importante es la idea de transferir nuestro proyecto desde K2 a la misión TESS, lanzada en abril de 2018 y que comenzó a mapear todo el cielo en busca de candidatos a planetas transitables en estrellas brillantes”, finaliza.[:]
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