Desde su despliegue en marzo de 2009, la misión Kepler ha detectado miles de candidatos a planetas extrasolares. De hecho, entre 2009 y 2012, detectó un total de 4,496 candidatos y confirmó la existencia de 2,337 exoplanetas. Incluso después de que fallaron dos de sus ruedas de reacción, la nave aún logró convertir planetas distantes como parte de su misión K2, contando con otros 521 candidatos y confirmando 157.
Sin embargo, según un nuevo estudio realizado por un par de investigaciones de la Universidad de Columbia y un científico ciudadano, Kepler también pudo haber encontrado evidencia de una luna extrasolar. Después de examinar los datos de cientos de tránsitos detectados por la misión Kepler, los investigadores encontraron una instancia en la que un planeta en tránsito mostraba signos de tener un satélite.
Su estudio, que recientemente se publicó en línea bajo el título "HEK VI: Sobre la escasez de análogos galileanos en Kepler y el candidato a exomoon Kepler-1625b I", fue dirigido por Alex Teachey, un estudiante graduado en la Universidad de Columbia y un becario de investigación graduado con la National Science Foundation (NSF). Se le unieron David Kipping, profesor asistente de astronomía en la Universidad de Columbia y el investigador principal del proyecto The Hunt for Exomoons with Kepler (HEK), y Allan Schmitt, un científico ciudadano.
Durante años, el Dr. Kipping ha estado buscando en la base de datos de Kepler evidencia de exomoons, como parte del HEK. Esto no es sorprendente, considerando los tipos de oportunidades que presentan las exomoons para la investigación científica. Dentro de nuestro Sistema Solar, el estudio de los satélites naturales ha revelado cosas importantes sobre los mecanismos que impulsan la formación planetaria temprana y tardía, y las lunas poseen características geológicas interesantes que se encuentran comúnmente en otros cuerpos.
Es por esta razón que extender esa investigación a la búsqueda de exoplanetas se considera necesario. Ya, las misiones de caza de exoplanetas como Kepler han generado una gran cantidad de planetas que desafían las ideas convencionales sobre cómo la formación de planetas y qué tipos de planetas son posibles. El ejemplo más notable son los gigantes gaseosos que han observado orbitar muy cerca de sus estrellas (también conocido como "Júpiter caliente").
Como tal, el estudio de exomoons podría proporcionar información valiosa sobre qué tipos de satélites son posibles y si nuestras lunas son típicas o no. Como Teachey le dijo a Space Magazine por correo electrónico:
“Los exomoons podrían contarnos mucho sobre la formación de nuestro Sistema Solar y otros sistemas estelares. Vemos lunas en nuestro Sistema Solar, pero ¿son comunes en otros lugares? Tendemos a pensar que sí, pero no podemos estar seguros hasta que realmente los veamos. Pero es una pregunta importante porque, si descubrimos que no hay muchas lunas, sugiere que tal vez algo inusual ocurría en nuestro Sistema Solar en los primeros días, y eso podría tener implicaciones importantes sobre cómo surgió la vida en el mundo. Tierra. En otras palabras, ¿la historia de nuestro Sistema Solar es común en toda la galaxia, o tenemos una historia de origen muy inusual? ¿Y qué dice eso sobre las posibilidades de que surja la vida aquí? Los exomoons nos ofrecen pistas para responder a estas preguntas ".
Además, se cree que muchas lunas en el Sistema Solar, incluidas Europa, Ganímedes, Encelado y Titán, son potencialmente habitables. Esto se debe al hecho de que estos cuerpos tienen suministros constantes de volátiles (como nitrógeno, agua, dióxido de carbono, amoníaco, hidrógeno, metano y dióxido de azufre) y poseen mecanismos de calentamiento interno que podrían proporcionar la energía necesaria para impulsar los procesos biológicos.
Aquí también, el estudio de exomoons presenta posibilidades interesantes, tales como si pueden ser habitables o incluso similares a la Tierra. Por estas y otras razones, los astrónomos quieren ver si los planetas que han sido confirmados en sistemas estelares distantes tienen sistemas de lunas y cómo son las condiciones en ellos. Pero como indicó Teachey, la búsqueda de exomoons presenta una serie de desafíos en comparación con la caza de exoplanetas:
“Las lunas son difíciles de encontrar porque 1) esperamos que sean bastante pequeñas la mayor parte del tiempo, lo que significa que la señal de tránsito será bastante débil para comenzar, y 2) cada vez que un planeta transita, la luna se mostrará en un lugar diferente sitio. Esto los hace más difíciles de detectar en los datos, y modelar los eventos de tránsito es significativamente más costoso computacionalmente. Pero nuestro trabajo aprovecha las lunas que aparecen en diferentes lugares al tomar la señal promediada en el tiempo en muchos eventos de tránsito diferentes, e incluso en muchos sistemas exoplanetarios diferentes. Si las lunas están allí, en efecto tallarán una señal a ambos lados del tránsito planetario con el tiempo. Entonces se trata de modelar esta señal y comprender lo que significa en términos de tamaño de la luna y tasa de ocurrencia ".
Para localizar signos de exomoons, Teachey y sus colegas buscaron en la base de datos Kepler y analizaron los tránsitos de 284 candidatos a exoplanetas frente a sus respectivas estrellas. Estos planetas variaron en tamaño, desde el diámetro de la Tierra hasta el de Júpiter, y orbitaron sus estrellas a una distancia de entre ~ 0.1 a 1.0 UA. Luego modelaron la curva de luz de las estrellas utilizando las técnicas de plegado y apilamiento de fase.
Estas técnicas son comúnmente utilizadas por los astrónomos que monitorean las estrellas para detectar caídas en la luminosidad causadas por los tránsitos de los planetas (es decir, el método de tránsito). Como Teachey explicó, el proceso es bastante similar:
“Básicamente, cortamos los datos de series de tiempo en partes iguales, cada parte tiene un tránsito del planeta en el medio. Y cuando apilamos estas piezas juntas, podemos obtener una imagen más clara de cómo se ve el tránsito ... Para la búsqueda de la luna hacemos esencialmente lo mismo, solo que ahora estamos mirando los datos fuera del tránsito planetario principal. Una vez que apilamos los datos, tomamos los valores promedio de todos los puntos de datos dentro de una determinada ventana de tiempo y, si hay una luna presente, deberíamos ver algo de luz estelar faltante allí, lo que nos permite deducir su presencia ".
Lo que encontraron fue un solo candidato ubicado en el sistema Kepler-1625, una estrella amarilla ubicada a unos 4000 años luz de la Tierra. Designada Kepler-1625B I, esta luna orbita alrededor del gran gigante gaseoso que se encuentra dentro de la zona habitable de la estrella, tiene de 5,9 a 11,67 veces el tamaño de la Tierra, y orbita su estrella con un período de 287,4 días. Este candidato a exomoon, si se confirma, será el primer exomoon descubierto
Los resultados del equipo (que esperan la revisión por pares) también demostraron que las grandes lunas son una ocurrencia rara en las regiones internas de los sistemas estelares (dentro de 1 UA). Esto fue algo sorprendente, aunque Teachey reconoce que es consistente con el trabajo teórico reciente. Según lo que sugieren algunos estudios recientes, los grandes planetas como Júpiter podrían perder sus lunas a medida que migran hacia adentro.
Si este fuera el caso, lo que presenciaron Teachey y sus colegas podría verse como evidencia de ese proceso. También podría ser una indicación de que nuestras misiones actuales de caza de exoplanetas pueden no estar a la altura de la tarea de detectar exomoons. En los próximos años, se espera que las misiones de la próxima generación proporcionen análisis más detallados de estrellas distantes y sus sistemas planetarios.
Sin embargo, como indicó Teachey, estos también podrían estar limitados en términos de lo que pueden detectar y, en última instancia, pueden ser necesarias nuevas estrategias:
“La rareza de las lunas en las regiones internas de estos sistemas estelares sugiere que las lunas individuales seguirán siendo difíciles de encontrar en los datos de Kepler, y las próximas misiones como TESS, que deberían encontrar muchos planetas de períodos muy cortos, también tendrán dificultades para encontrarlas. Estas lunas. Es probable que las lunas, que todavía esperamos estar en algún lugar, residan en las regiones externas de estos sistemas estelares, tal como lo hacen en nuestro Sistema Solar. Pero estas regiones son mucho más difíciles de explorar, por lo que tendremos que ser aún más inteligentes acerca de cómo buscamos estos mundos con conjuntos de datos presentes y futuros ”.
Mientras tanto, ciertamente podemos estar entusiasmados con el hecho de que el primer exomoon parece haber sido descubierto. Si bien estos resultados esperan una revisión por pares, la confirmación de esta luna significará oportunidades de investigación adicionales para el sistema Kepler-1625. El hecho de que esta luna orbita dentro de la zona habitable de la estrella también es una característica interesante, aunque no es probable que la luna misma sea habitable.
Aún así, la posibilidad de una luna habitable orbitando un gigante gaseoso es ciertamente interesante. ¿Suena como algo que podría haber surgido en algunas películas de ciencia ficción?
