Astrónomos descubren la primera exoluna en Kepler-1708b-1

Las exolunas representan una pieza crucial del rompecabezas que falta en nuestros esfuerzos por comprender los sistemas planetarios extrasolares. Para abordar esta deficiencia, aquí describimos una encuesta de exoluna de 70 candidatos a exoplanetas gigantes y fríos en tránsito encontrados por Kepler. Identificamos solo uno que exhibe una señal similar a la luna que pasa una batería de pruebas de investigación: Kepler-1708 b. Mostramos que Kepler-1708 b es un planeta del tamaño de Júpiter validado estadísticamente que orbita una estrella inactiva similar al Sol a 1,6 au. La señal del candidato a exoluna, Kepler-1708 b-i, tiene un efecto de 4,8 σ y es persistente en diferentes métodos instrumentales de eliminación de tendencias, con una probabilidad de falso positivo del 1 % mediante inyección-recuperación. Kepler-1708 b-i tiene ~2,6 radios de la Tierra y está ubicado en una órbita aproximadamente coplanar a ~12 radios planetarios de su anfitrión del tamaño de Júpiter de ~1,6 au. Serán necesarias futuras observaciones para validar o rechazar al candidato, según un estudio publicado por al revista Nature.

Principal

En las últimas tres décadas se han descubierto más de 4.000 planetas alrededor de estrellas distintas al Sol, exoplanetas. Estos mundos muestran una diversidad notable, desde Júpiter1 altamente excéntricos hasta sistemas coplanares compactos de planetas terrestres2. En un esfuerzo por comprender la formación y evolución de dichos sistemas, se busca un conocimiento más detallado sobre su entorno y sus propiedades3, como la existencia y la naturaleza de los satélites potenciales4. Dada la abundancia de lunas en nuestro Sistema Solar, es razonable suponer que las exolunas residirán alrededor de algunos exoplanetas, lo que ha motivado esfuerzos para detectarlas5,6.

Una de las estrategias más prometedoras para buscar exolunas se centra en los planetas en tránsito7,8,9: mundos que periódicamente eclipsan sus estrellas y constituyen la mayoría de los exoplanetas descubiertos. Sin embargo, el sesgo observacional de los sondeos de tránsito10 conduce a una subrepresentación de los planetas fríos de período largo, precisamente el tipo de planeta en el que se cree que es más probable que haya lunas debido a consideraciones dinámicas11,12. Sin embargo, Kepler13,14,15,16,17 descubrió una pequeña muestra de candidatos planetarios de período largo: mundos con órbitas mayores que la de la Tierra alrededor del Sol. Los planetas del tamaño de Júpiter entre estos son de particular interés, ya que se cree que la formación de satélites es un resultado natural de cómo se forman dichos planetas18.

Hasta la fecha, se sabe muy poco sobre la prevalencia y las propiedades de las exolunas. Las encuestas iniciales se centraron en gran medida en el interior de los planetas hasta 1 au (ref. 19), ya que esta era, en general, la única muestra disponible en ese momento. Alrededor de estos planetas relativamente cercanos, las lunas grandes parecen poco comunes, y la abundancia de sistemas de satélites de tipo galileano se mide en <38% a 95% de confianza20. Sin embargo, entre los períodos más largos de estos mundos, se informó que el planeta Kepler-1625 b, del tamaño de ~1 au Júpiter, exhibió una variación de tiempo y una firma de tránsito consistente con una gran luna del tamaño/masa de Neptuno utilizando la fotometría del Telescopio Espacial Hubble21. Ambos se recuperaron de forma independiente en un estudio22, pero solo uno (el momento) en otro23; más tarde se demostró que posiblemente se deba a una mayor sistemática en su reducción fotométrica24. Al igual que los Júpiter calientes, las lunas tan grandes no se anticiparon ampliamente en la literatura. Sin embargo, el trabajo teórico posterior ha demostrado que la exoluna candidata podría formarse a través de un escenario de captura25 o un disco circumplanetario masivo26.

Sin estudios de exoluna publicados para planetas en ≳1 au, y la pista intrigante de Kepler-1625 b-i, la muestra de Kepler de candidatos planetarios gigantes de largo período antes mencionada representa una de las piedras sin remover más prometedoras. Para abordar esto, aquí presentamos una encuesta de los gigantes gaseosos fríos de Kepler.