El sistema de tres estrellas muertas ha sospechado de exoplaneta más pequeño jamás encontrado

Los astrónomos han encontrado evidencia de lo que podría ser un planeta con aproximadamente la mitad de la masa de la luna que orbita el Pulsar PSR J0337+1715, esto lo convertiría en el planeta menos masivo que hemos detectado fuera de nuestro sistema solar. El pulsar y los objetos que lo orbitan ya son algunos de los más extremos y extraordinarios que conocemos, por lo que cualquier planeta potencial debe haber sufrido un viaje extraordinario de supervivencia.
Sabemos de miles de púlsares, estrellas de neutrones de giro rápido que emiten un pulso de ondas de radio, pero hasta ahora, PSR J0337+1715 es único, lo que lo convierte en un campo de prueba principal para la teoría de la relatividad general de Einstein. La estrella de neutrones en sí es bastante normal, pero está encerrada en órbita con dos enanos blancos en la versión de la estrella muerta del problema del 3 cuerpo.
Sin embargo, el Dr. Guillaume Voisin de CNRS ha sospechado por un tiempo que hay un cuarto elemento en este sistema, un pequeño planeta que está afectando los intervalos entre los pulsos J0337+1715. Ahora, Voisin y los coautores dicen que tienen más evidencia de su existencia, con una estimación masiva de aproximadamente la mitad de la luna.
Aunque se considera el logro coronado de Einstein, la relatividad general entra en conflicto con la mecánica cuántica, líderes físicos en una larga búsqueda para conciliar nuestra comprensión de lo muy grande y muy pequeño. Se han propuesto múltiples alternativas a la relatividad general que producirían resultados indistinguibles la mayor parte del tiempo, pero difieren en circunstancias extremas.
Eso pone los sistemas de estrellas lo suficientemente intensos como para servir como laboratorios de prueba para la relatividad general y sus competidores en alta demanda, y J0337+1715 y sus dos enanos se consideran uno de los mejores.
Un de los principios en los que se basó Einstein se estableció siglos antes por Galileo y establece que los objetos en el vacío caen al mismo ritmo, independientemente de su masa. Los movimientos de J0337+1715 se pueden medir excepcionalmente precisamente porque afectan el momento con el que recibimos sus pulsos de radio.
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El pulsar está bloqueado en una órbita de 1.6 días con un enano blanco, y ambos están orbitados por otro enano blanco cada 327 días. Sus interacciones nos permiten medir si el pulsar y el enano blanco interno responden de manera idéntica a la gravedad del enano más distante, como predijeron Einstein y Galileo, o si sus diferentes masas hacen que sus aceleraciones difieran. Ayuda que J0337+1715 sea un pulsar milisegundo, sus señales que llegan 366 veces por segundo.
Hasta ahora, la relatividad general ha ganado, lo que lleva a los físicos a concluir cualquier desviación de la aceleración igual que debe ser inferior a dos partes en un millón. Otros sistemas triples que contienen púlsares son mucho más amplios y, por lo tanto, no pueden probar con la misma precisión.
Las observaciones detalladas requeridas para tales pruebas también proporcionan muchos datos que se pueden analizar de otras maneras. En 2020, Voisin y sus colegas propusieron un patrón aparente en los datos podría ser causado por un objeto muy ligero en una órbita de aproximadamente 3.000 días. Sin embargo, también pensaron que lo que estaban viendo podría ser un «proceso de ruido rojo intrínseco al mecanismo de emisión del pulsar».
Con cuatro años más de datos, el equipo informa que la señal es dos veces más grande que la incertidumbre esperada. Piensan que esto descarta un tipo de ruido rojo. Otro tipo, que podría ser causado por cambios internos dentro de la estrella de neutrones, sigue siendo posible. Sin embargo, necesitaría ser sustancialmente más grande de lo que hemos visto en otros púlsares.
Eso hace que un objeto de baja masa sea la explicación más probable, aunque los autores dicen que solo un período de observación más largo resolverá la pregunta con certeza.
Los primeros planetas que se encuentran fuera del sistema solar en órbita un pulsar, gracias también al efecto que su gravedad tiene en la señal del pulsar. Sin embargo, no es fácil para un planeta sobrevivir a la explosión de supernova que forma un púlsar sin ser volado en un espacio profundo. Solo se sabe que cinco sistemas de pulsar tienen planetas, ninguno de ellos pulsares de milisegundos.
Para que un planeta sobreviva a tal evento mientras navega por la complejidad inherente de un sistema que una vez tuvo tres soles, todos los cuales han pasado por la fase de expansión gigante roja, es particularmente notable. Alternativamente, puede haberse formado recientemente a partir de escombros creados en estos eventos extremos.
Si el planeta existe, los investigadores calculan su masa en aproximadamente el 0.4 por ciento de la de la Tierra, lo que señalan que lo significa; «Podría ser el Exoplanet más ligero hasta la fecha de acuerdo con la Enciclopedia del Planeta Extrasolar». Sentado en la brecha masiva entre Plutón y Mercurio, podría revivir preguntas sobre lo que significa ser un planeta. Su órbita duraría alrededor de ocho años y sería altamente alargada y en un ángulo empinado al plano de los objetos más grandes del sistema.
El estudio se publica acceso abierto en la revista Astronomy and Astrophysics