Una super-Terra freda al voltant de l’estel de Barnard: GJ699 b

En el 1963, Peter van de Kamp va presentar les dades d’un estudi astromètric de l’estel de Barnard amb les quals hipotetitzava la presència al voltant d’aquest estel d’un o més planetes d’una massa joviana. En el 1973 aquesta proposta era descartada amb mesures més precises de George Gatewood i Heinrich Eichhorn. Haurien de passar dues dècades més per a la detecció contrastada d’exoplanetes en altres estels. Des de llavors, hom ha anat investigant l’estel de Barnard a la recerca de planetes. Demà a la revista Nature apareixerà un article d’un equip internacional d’astrònoms on presenten dades d’una “super-Terra freda” orbitant l’estel de Barnard en la “línia de neu”. El primer autor de l’article és Ignasi Ribas, de l’Institut de Ciències de l’Espai de Bellaterra, i el darrer és Guillem Anglada-Escudé.

Un estel emblemàtic

L’Estel de Barnard té una magnitud aparent de +12,497. És lògic, doncs, que no fos catalogat dins de la constel·lació de Serpentari fins l’adveniment de l’era astrofotogràfica, el 1888. De totes maneres rebé aquest nom propi arran dels estudis d’E. E. Barnard sobre moviment propi dels estels (Barnard, 1916). Amb un moviment propi de 10,3 arcsegons en el component tangencial, l’anomenat Estel de Barnard superava i supera tots els registres en aquest sentit. Aquest moviment propi s’explica perquè és un estel relativament proper al nostre Sistema Solar, a una distància de 1,8 parsecs. Es tracta d’un estel solitari, i en aquest sentit és l’estel solitari més proper al Sol (ja que Alfa Centauri és un sistema estel·lar triple). L’Estel de Barnard és un dels nans vermells més intensament estudiats. També és un dels nans vermells menys actius magnèticament.

El fort moviment propi i la poca activitat magnètica el van fer interessant, ja en els anys 1930, en la investigació exoplanetològica. Des de llavors hom ha explorat sense èxit la presència de planetes al voltant d’aquest estel amb mesures de la velocitat radial, l’astrometria i fins i tot amb astrofotografies.

Ribas et al. han combinat nombroses mesures d’alta precisió de velocitat radial fetes durant els darrers 20 anys, amb les quals han identificat la presència d’un senyal periòdic de 233 dies. Ho atribueixen a un planeta, atribució que reforcen amb dades fotomètriques i espectroscòpiques. Aquest planeta hauria d’ésser una super-Terra, amb una massa, com a mínim, 3,2 vegades superior a la del nostre planeta. El seu període orbital de 233 dies el situa en l’anomenada “línia de neu” de l’Estel de Barnard. Calculen que la separació angular màxima que ofereix aquesta òrbita seria de 0,22 arcsegons, de manera que podria ser accessible a la detecció telescòpica directa o a l’observació astromètrica amb futurs telescopis orbitals. De moment, però, les dades que tenim són de velocitat radial, fotometria i espectroscopia.

La detecció de GJ699b

El punt de partida de Ribas et al. fou l’anàlisi de les velocitats radials obtingudes de l’Estel de Barnard fins el 2015. En aquests arxius era possible observar, com a mínim, un senyal amb un període de 230 dies. Es tractava, però, d’un senyal de baixa amplitud, que requeria observacions precises. Així doncs, Ribas et al. iniciaren una campanya intensiva de monitorització de l’estel amb l’espectròmetre CARMENES: cada nit del 2016 i 2017 que fou possible s’obtingueren mesures precises de velocitat radial. Paral·lelament, es feien observacions amb els instruments ESO/HARPS i HARPS-N.

La combinació de les dades d’arxiu i les de nova adquisició abastà un total de 771 nits, en les quals la precisió de velocitat radial era de 0,9-1,8 m·s-1. Aquestes 771 nits es distribuïen en un període de 20 anys, procedents de set instal·lacions diferents. Amb aquesta combinació de dades el període de 233 dies assolia una significativa estatística alta, amb una probabilitat de falsa alarma de 10-15.

En la velocitat radial d’un estel no actuen únicament planetes orbitants, sinó també factors intrínsecs al propi estel. Les dades fotomètriques indiquen que l’Estel de Barnard té un període de rotació de 130 dies (mentre que les dades espectroscòpiques valoren en 148,6 dies). Ribas et al. analitzen dades fotomètriques i espectroscòpiques (fluxos cromosfèrics de Hα i Ca II H&K) per estudiar els períodes corresponents d’activitat estel·lar. Les sèries fotomètriques indiquen un senyal periòdic de 144 dies, les sèries de Hα un de 133 dies, i els índexs cromosfèrics de Ca II un de 143. Ribas et al. atribueixen aquests períodes a una rotació estel·lar de 140 dies. Es tracta d’un període prou separat com per no confondre’s amb el període de 230 dies.

Que el període de 233 dies sigui de natura planetària seria refermat pel fet que, acumulant observacions, es guanya monotònicament en significància estatística. Això és més propi d’una òrbita kepleriana que no pas d’una activitat estel·lar que tindria un caràcter més aleatori.

Una super-Terra freda

Ribas et al. estimen que el responsable del període de 233 dies en la velocitat radial de l’Estel de Barnard seria un planeta amb una massa 3,2 vegades superior a la de la Terra. Aquest planeta seguira una òrbita de baixa excentricitat, amb una distància mitjana de l’estel de 0,4 unitats astronòmiques.

Les dades de Ribas et al. són també prou precises com per refermar la idea que l’Estel de Barnard no tindria cap planeta d’una massa similar o superior a la de la Terra en òrbites inferiors. Això explicaria la manca de deteccions en prospeccions anteriors.

La confirmació del planeta per una detecció astromètrica semblaria a l’abast per missions com Gaia o HST, que tenen una capacitat de resolució de 0,03 miliarcsegons. Segons quina sigui la inclinació del pla orbital de GJ669b aquesta resolució seria suficient com per detectar i estudiar el planeta de manera directa

Aquesta entrada ha esta publicada en 1. L'Univers. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *

Aquest lloc utilitza Akismet per reduir el correu brossa. Aprendre com la informació del vostre comentari és processada