La misión CHEOPS, en la que participa el IAC, observa sus primeros exoplanetas

Impresión artística de la estrella HD 93396 y su planeta. Crédito: ESA.
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CHEOPS, la nueva misión de exoplanetas de la Agencia Espacial Europea (ESA) en coordinación con Suiza, en la que participa el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y otras instituciones europeas, ha completado con éxito sus casi tres meses de verificación y calibración del instrumento, superando las expectativas de su rendimiento. Astrofísicos del IAC lideran un grupo de investigadores e ingenieros que recomiendan el tipo de observaciones para monitorizar el comportamiento del satélite durante su tiempo en el espacio y, como parte del equipo científico, participan en la definición de programas científicos y de qué estrellas/planetas observar. 

El satélite, que comenzará las operaciones científicas de rutina a finales de abril, ya ha obtenido observaciones de planetas conocidos mientras estos "transitaban" frente a su estrella anfitriona y bloqueaban una fracción de la luz estelar.

Lanzado en diciembre de 2019, CHEOPS -Satélite para la Caracterización de Exoplanetas-, abrió sus ojos al Universo a finales de enero y poco después tomó sus primeras imágenes de estrellas intencionalmente borrosas. 
Este desenfoque deliberado mejora la medición al dispersar la luz proveniente de estrellas distantes sobre muchos píxeles de su detector, lo que permitirá medir el tamaño de los planetas con una precisión y exactitud sin precedentes y determinar sus densidades, al combinar los resultados con mediciones independientes de sus masas.

La precisión es clave en la investigación actual de exoplanetas para poder realizar un seguimiento y caracterizarlos por su estructura, formación y evolución, y para medir de forma exacta sus tamaños, en particular para los planetas más pequeños, el objetivo principal de CHEOPS. Por ello, para comprobar que este satélite de 1,5 metros de envergadura podía llevar a cabo su misión tuvo que pasar una gran cantidad de pruebas.

Rendimiento excepcional

Con la primera serie de pruebas en vuelo, realizadas entre enero y febrero, los expertos de la misión comenzaron a analizar la respuesta del satélite, y en particular del telescopio y el detector, en el entorno espacial real. A partir de marzo, CHEOPS se centró ya en estrellas bien estudiadas.

"Para medir lo bien que funcionaba CHEOPS, primero necesitábamos observar estrellas cuyas propiedades son bien conocidas, estrellas que se comportan bien, seleccionadas a mano para ser muy estables, sin signos de actividad", señala Kate Isaak, científica del proyecto CHEOPS en la ESA.

Este enfoque permitió verificar que el satélite era tan preciso y estable como se requería para cumplir sus ambiciosos objetivos. El período de puesta en marcha demostró no solo que CHEOPS logra la precisión fotométrica esperada, sino que puede ser dirigido desde Tierra según sea necesario para realizar sus observaciones científicas.

“En el IAC nos encargamos de liderar –explica Roi Alonso, investigador del IAC que participa en el equipo científico de la misión- un grupo de investigadores e ingenieros que recomienda el tipo de observaciones que deben hacerse para monitorizar el comportamiento del satélite durante su tiempo en el espacio. Por ejemplo, cada semana se apuntará el telescopio a una zona libre de estrellas, para ver cómo evolucionan el número de píxeles calientes en la zona del detector usada para tomar las observaciones científicas. Muchas de estas observaciones se realizaron en esta fase de “in-orbit commissioning”. También, como parte del equipo científico, participamos en la definición de programas y de estrellas/planetas a observar. 

“En la última reunión del consorcio científico, que se realizó de forma telemática, fuimos testigos de la alta precisión que se obtuvo con CHEOPS en la fase de calibrado, ligeramente superior incluso a la esperada. Esto es un excelente punto de partida para las observaciones científicas, que comenzarán dentro de pocos días”, comenta Enric Pallé, otro astrofísico del IAC que también participa en CHEOPS.

La hora de los exoplanetas

Durante las últimas dos semanas de fase de calibración, uno de los objetivos observados por CHEOPS fue HD 93396, una estrella amarilla sub-gigante ubicada a 320 años luz de distancia, ligeramente más fría y tres veces más grande que nuestro Sol. El objetivo de las observaciones fue caracterizar KELT-11b, un planeta gaseoso aproximadamente un 30% más grande que Júpiter, en una órbita que está mucho más cerca de la estrella que Mercurio del Sol.

La curva de luz de esta estrella muestra una caída clara causada por el tránsito de ocho horas de KELT-11b. A partir de estos datos, los científicos han determinado con mucha precisión el diámetro del planeta: 181.600 km, con una incertidumbre de menos de 4.300 km.

“Las mediciones realizadas por CHEOPS son cinco veces más precisas que las hechas desde la Tierra. Eso nos da un anticipo de lo que podemos lograr con CHEOPS en los meses y años venideros”, subraya Willy Benz, investigador principal del consorcio de misiones de CHEOPS y profesor de Astrofísica en la Universidad de Berna (Suiza).

El 25 de marzo se realizó una revisión formal del rendimiento del satélite y las operaciones del segmento terrestre, y CHEOPS lo aprobó con gran éxito. Con esto, la ESA entregó la responsabilidad de operar la misión al consorcio liderado por Willy Benz.

CHEOPS actualmente está haciendo la transición hacia operaciones científicas de rutina, que se espera que empiecen antes de finales de abril. Los científicos han comenzado a observar algunos de los “objetivos científicos iniciales”: una selección de estrellas y sistemas planetarios elegidos para mostrar el potencial de lo que la misión puede lograr.

Esta selección incluye una “supertierra caliente” conocida como 55 Cancri e, que está cubierta por un océano de lava, así como el “Neptuno cálido” GJ 436b, que está perdiendo su atmósfera debido al resplandor de su estrella anfitriona. Otra estrella en la lista de las próximas observaciones de CHEOPS es una enana blanca, el primer objetivo del Programa de Observadores Invitados de la ESA.

Más acerca de CHEOPS

CHEOPS es una misión de la ESA desarrollada en asociación con Suiza, con un consorcio dirigido por la Universidad de Berna y con importantes contribuciones de Austria, Bélgica, Francia, Alemania, Hungría, Italia, Portugal, España, Suecia y el Reino Unido.

La ESA es el arquitecto de la misión CHEOPS, responsable de la adquisición y prueba del satélite, el lanzamiento, la fase de lanzamiento y operaciones iniciales, la puesta en órbita, así como el Programa de Observadores Invitados. El consorcio de 11 Estados miembros de la ESA dirigido por Suiza proporcionó elementos esenciales de la misión. El contratista principal para el diseño y construcción de la nave espacial es Airbus Defence and Space en Madrid, España. El consorcio de misiones de CHEOPS dirige el Centro de Operaciones de Misión ubicado en INTA, en Torrejón de Ardoz, cerca de Madrid, España, y el Centro de Operaciones Científicas, ubicado en la Universidad de Ginebra, Suiza.

 

Contactos:

Roi Alonso: ras [at] iac.es

Enric Pallé: epalle [at] iac.es