Con soporte técnico de astrónomos platenses, un estudio científico obtuvo nuevas evidencias sobre la formación planetaria

“Este trabajo hubiese sido imposible sin Gemini, porque para observar lo que nos interesaba necesitábamos telescopios y dispositivos muy poderosos que en nuestro país no tenemos”, asegura Emiliano Jofré, investigador del CONICET en el Observatorio Astronómico de Córdoba (OAC, UNC) y primer autor de un reciente estudio científico que devela secretos sobre las interacciones químicas entre las estrellas y los planetas en formación a su alrededor. Se refiere a la Oficina Gemini Argentina (OGA) del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación de la Nación (MINCyT), un consorcio internacional financiado por Argentina, Brasil, Canadá, Chile, Corea del Sur y Estados Unidos que les permite a estas naciones utilizar dos gigantescos telescopios de 8 metros de diámetro e instrumentos de última generación ubicados uno en cada hemisferio, y cuya sede administrativa funciona en el Instituto de Astrofísica de La Plata (IALP, CONICET-UNLP).

Para la investigación, publicada recientemente en la revista científica The Astronomical Journal, se utilizaron datos tomados a finales de 2019 con el instrumento GRACES ubicado en el telescopio de Gemini norte, en Hawaii. De acuerdo al funcionamiento del consorcio, para tener acceso a tiempo de uso de la herramienta, los autores presentaron su proyecto a un concurso con otros grupos científicos del país, y este quedó seleccionado por la comisión evaluadora. “Una vez que son elegidos, los responsables deben cargar las instrucciones en la computadora del telescopio, indicándole hacia dónde tiene que apuntar, con qué cámara, qué debe capturar y durante cuánto tiempo, entre otras cuestiones muy detalladas y complejas. Nuestra función también es de asesoramiento para que puedan completar este paso sin errores y luego, una vez obtenidas las imágenes, colaboramos con ellos en su interpretación y análisis”, relata Gabriel Ferrero, astrónomo del IALP y coordinador de la OGA.

La investigación en cuestión se concentra en las relaciones entre la química estelar y la formación planetaria a partir de la observación de un sistema binario, es decir, dos estrellas que se orbitan mutuamente, algo muy pocas veces estudiado. Ubicado a unos mil años luz de la Tierra, el sistema se llama WASP-160 y sus componentes son A, la estrella primaria, y B, la secundaria, que alberga un planeta similar en masa a Saturno. “En base al espectro de cada una, es decir la luz que emiten, dedujimos sus composiciones químicas y encontramos que B presenta un exceso de elementos refractarios, como magnesio, hierro, titanio, entre los más conocidos, y un déficit de elementos volátiles, que son principalmente carbono, nitrógeno y oxígeno, en comparación con A”, explica Jofré, y subraya: “Este patrón peculiar es muy raro porque hasta ahora solo se había encontrado en un único sistema binario con planetas llamado WASP-94, y con nuestro hallazgo se empieza a trazar un posible indicador de la formación de planetas que podría servir para rastrearlos”.

El escenario que plantean los autores para explicar este patrón químico supone que la deficiencia de volátiles en B puede haberse producido por la formación del planeta gigante gaseoso tipo Saturno que alberga, es decir que durante dicho proceso parte de esos elementos quedaron en la envoltura atmosférica del planeta, y por eso se restaron de la estrella. A su vez, proponen dos posibilidades para dilucidar el exceso de refractarios que también se observa en ese mismo componente del sistema binario: una opción es la existencia en algún momento de una formación de planetas de tipo rocosos –como la Tierra– alrededor de A, que hayan retenido esos elementos, y por eso esta estrella presenta menos que su compañera; y la segunda, que B haya acretado –atraer hasta incorporar a su masa– gran cantidad de material refractario, es decir, que se haya “tragado” nuevos planetas o asteroides.

El antecedente científico más importante de este estudio es un descubrimiento de 2009 en el cual se encontró que el Sol tiene un 20 por ciento menos de elementos refractarios con respecto a otras estrellas de similares características. Ese patrón químico se atribuyó entonces a la formación de planetas rocosos –Mercurio, Venus, Tierra y Marte– proceso que habría “secuestrado” este tipo de materiales. “El problema es que esas estrellas con las cuales se comparó al Sol no tienen una edad similar a él ni surgieron de la misma nube molecular, entonces las diferencias en la composición podrían deberse a muchos otros factores, sencillamente porque se están comparando entre sí dos cuerpos que evolucionaron en entornos muy diferentes”, señala Jofré. Para evitar este cuestionamiento, se propuso la necesidad de analizar este fenómeno entre los componentes de sistemas binarios, para asegurarse de que las dos estrellas tuvieran el mismo origen, tiempo de evolución y composición química inicial, y que por ende el cotejo entre ambas sería más confiable. Si, además, una de las dos tiene al menos un planeta, mucho mejor, ya que permite que la otra funcione como control.

“Uno de los métodos para la búsqueda de planetas alrededor de estrellas es el que se conoce como técnica de tránsitos, en la cual se da por supuesto que el brillo de una estrella es constante: si no tiene ninguna compañera y no sucede ninguna anomalía, su brillo siempre debería ser el mismo”, relata Romina Petrucci, investigadora del CONICET en el OAC y también autora de la publicación. “Ahora bien –continúa–, si la estrella tiene un planeta orbitando a su alrededor, cada vez que pase por delante de ella, su brillo se va a ver momentáneamente bloqueado, y esa disminución de luz es la que nos indica que hay un cuerpo asociado. Este tipo de patrones químicos contribuye a marcar una tendencia en las señales a las que hay que prestar atención a la hora de buscar la existencia de planetas”.

Por Mercedes Benialgo

Referencia bibliográfica:

Jofré, E., Petrucci, R., Chew, Y. G. M., Ramírez, I., Saffe, C., Martioli, E., ... & Gómez, M. (2021). The peculiar chemical pattern of the WASP-160 binary system: signatures of planetary formation and evolution?. The Astronomical Journal, 162(6), 291. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-3881/ac25ef

 Sobre investigación:

J. Emiliano Jofré. Investigador adjunto. Observatorio Astronómico de Córdoba, UNC.

Romina P. Petrucci. Investigadora adjunta. Observatorio Astronómico de Córdoba, UNC.

Yilen Gómez Maqueo Chew. Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México.

Ivan Ramírez. Colegio Comunitario de Tacoma, Tacoma, Estados Unidos.

Carlos Saffe. Investigador independiente. ICATE.

Eder Martioli. Instituto de Astrofísica de Paris, Francia.

Andrea P. Buccino. Investigadora independiente. IAFE.

Martin Mašek. Instituto de Física de la Academia de Ciencias de la República Checa.

Luciano García. Observatorio Astronómico de Córdoba, UNC.

Eliab Canul. Instituto de Astronomía - Universidad Nacional Autónoma de México.

Mercedes N. Gómez.  Investigadora principal. Observatorio Astronómico de Córdoba, UNC.