Representación artística del sistema multiplanetario L 98-59. Cinco pequeños exoplanetas orbitan de forma compacta alrededor de esta enana roja, situada a 35 años luz. En primer plano, se ve la supertierra de la zona habitable L 98-59 f, cuya existencia ha sido confirmada en este estudio.
Crédito: Benoît Gougeon, Universidad de Montreal
Situada a solo 35 años luz de la Tierra, la pequeña estrella L 98-59, una enana roja, alberga tres exoplanetas de pequeño tamaño descubiertos en 2019 gracias al telescopio espacial TESS de la NASA y un cuarto planeta, identificado por el método de las velocidades radiales, con la ayuda del espectrógrafo ESPRESSO del Observatorio Europeo Austral (ESO). Estos cuatro planetas gravitan muy cerca de su estrella y todos se encuentran dentro de una distancia cinco veces menor que la que separa a Mercurio del Sol.
Mundos volcánicos, una "sub-Tierra" y un "planeta océano"
Al reanalizar un amplio conjunto de datos procedentes de telescopios terrestres y espaciales, un equipo dirigido por Charles Cadieux, investigador de la Universidad de Montreal y del IREx, ha podido determinar los tamaños y las masas de estos planetas con una precisión sin precedentes.
"Estos nuevos resultados nos ofrecen el retrato más completo hasta la fecha del sistema L 98-59, afirma Charles Cadieux. Es un buen ejemplo del poder de combinar datos procedentes de telescopios espaciales e instrumentos de alta precisión en tierra. Y los planetas de este sistema constituyen objetivos prometedores para observar con el telescopio espacial James Webb."
Todos los planetas del sistema tienen tamaños y masas compatibles con mundos rocosos. El más cercano a la estrella, L 98-59 b, mide apenas el 84 % del diámetro de la Tierra y posee aproximadamente la mitad de su masa, lo que lo convierte en una de las pocas "sub-Tierras" bien caracterizadas hasta la fecha.
Los dos primeros planetas podrían ser escenario de una intensa actividad volcánica causada por el calentamiento de marea, un poco como la luna Ío alrededor de Júpiter. En cuanto al tercero, su densidad sorprendentemente baja sugiere que podría tratarse de un "planeta océano", rico en agua, diferente de todos los planetas del sistema solar.
Gracias a mediciones refinadas, los investigadores también han mostrado que las órbitas de los planetas internos son casi perfectamente circulares, una ventaja para las futuras observaciones atmosféricas.
"Con su diversidad de mundos rocosos que presentan sin duda una gama de composiciones, el sistema L 98-59 es un laboratorio único para explorar algunas de las grandes preguntas de nuestro campo: ¿de qué están hechas las supertierras y los subneptunos? ¿Los planetas se forman de manera diferente alrededor de las estrellas pequeñas? ¿Y los planetas rocosos alrededor de las enanas rojas pueden conservar su atmósfera con el tiempo?", añade René Doyon, profesor de la UdeM, director del IREx y coautor del estudio.
Un quinto planeta en la zona habitable
En lugar de solicitar nuevo tiempo de observación, el equipo aprovechó un rico conjunto de datos de archivo procedentes del telescopio espacial TESS, de los espectrógrafos HARPS y ESPRESSO en Chile, y del telescopio espacial James Webb.
L 98-59 f recibe una cantidad de energía comparable a la que la Tierra recibe del Sol, lo que la sitúa justo en la zona templada (a veces llamada zona habitable) donde el agua podría existir en estado líquido.
"Encontrar un planeta templado en un sistema tan compacto hace que este descubrimiento sea particularmente emocionante, destaca Charles Cadieux. Esto pone de relieve toda la diversidad de los sistemas exoplanetarios y refuerza el interés de llevar a cabo estudios sobre los mundos potencialmente habitables alrededor de estrellas de baja masa."
Revelar lo invisible en datos existentes
En lugar de solicitar nuevo tiempo de observación, el equipo aprovechó un rico conjunto de datos de archivo procedentes del telescopio espacial TESS, de los espectrógrafos HARPS y ESPRESSO en Chile, y del telescopio espacial James Webb.
Los científicos utilizaron un método de análisis innovador de las velocidades radiales, desarrollado por el equipo del IREx en 2022, que permite mejorar significativamente la precisión de los datos. Al servirse también de una nueva técnica para medir finamente las variaciones de temperatura de la estrella, pudieron aislar y suprimir mejor el ruido debido a la actividad de la estrella, revelando así las señales planetarias con una claridad nunca alcanzada.
Al integrar estas mediciones refinadas al análisis de los tránsitos detectados por el telescopio Webb, el equipo duplicó la precisión de las estimaciones de masa y radio de los planetas conocidos.
"Estas técnicas han sido diseñadas para explotar todo el potencial oculto en los datos de archivo", precisa Étienne Artigau, investigador de la UdeM y coautor del estudio. "Es una bonita demostración de que la mejora de las herramientas de análisis puede permitirnos ampliar las fronteras de lo que sabemos, simplemente revisando datos ya disponibles."
Próxima etapa: Webb
Estos descubrimientos sitúan a L 98-59 como uno de los sistemas planetarios más interesantes cerca de la Tierra para estudiar la diversidad de los planetas rocosos, y eventualmente, para buscar signos de vida.
Su proximidad, el pequeño tamaño de su estrella, así como la variedad de composiciones y órbitas planetarias lo convierten en un sistema ideal para sondear la atmósfera de los planetas con el telescopio espacial James Webb, observaciones que por cierto ya han sido iniciadas por el equipo del IREx.
"Con estos nuevos resultados, L 98-59 se une al grupo selecto de sistemas planetarios compactos y cercanos a nosotros de los que esperamos desvelar los misterios en los próximos años", concluye Alexandrine L'Heureux, estudiante de doctorado en la UdeM y coautora del estudio. "Es emocionante ver este sistema unirse al de TRAPPIST-1 en la lista de lugares que nos permitirán comprender mejor la naturaleza y la formación de los pequeños planetas alrededor de las enanas rojas."