Cinco métodos infalibles para descubrir exoplanetas

Hace poco la NASA publicó imágenes “reales” de Trappist-1, tomadas por el telescopio espacial Kepler. Y creo que aún estoy en estado de shock. En una época en que estamos acostumbrados a disfrutar de nítidas imágenes de altísima resolución (miles y miles de pixeles), intentar descubrir al bueno de Trappist-1 y sus siete planetas a través de un parpadeante vídeo cuadrado de 11 pixel de lado es extraordinario.

Imagen «real» de Trappist-1 (Tel.Esp. Kepler)

 

*Fuente: NASA

Los astrónomos son gente muy lista, superavispados diría yo. El vídeo representa 60 fotos tomadas durante una hora el pasado 22 de febrero de 2017 a un objeto que se encuentra a 40 años luz de la Tierra, situado en  una mínima fracción del cielo, exactamente estamos hablando de 44 segundos de arco (sí eres capaz de ver un CD-ROM situado a 40 kilómetros de distancia estás viendo un segundo de arco, felicidades por esa vista de lince).

Todo esto me pica muchisimo la curiosidad y en este post vamos a intentar acercarnos a los cinco métodos utilizados por los astrónomos para detectar exoplanetas.

Primer método, investigando la velocidad radial

619 planetas han sido descubiertos por este método. La gravedad es un juego en el que participan tanto las estrellas como los planetas que giran alrededor de ellas.

Lógicamente en este juego siempre gana la estrella que tiene más masa y un mayor campo gravitatorio, pero la pequeña masa y el campo gravitatorio de los planetas que giran a su alrededor también influyen en el movimiento de la estrella, originando una especie de pequeña oscilación, un mínimo tambaleo que nos ayuda a descubrir sí una estrella tiene planetas, cuántos son y qué tamaño tienen.

Para eso los astrónomos se basan en el efecto Doppler. Básicamente cuando un cuerpo que emite luz se acerca a nosotros las ondas que recibimos nos llegan “comprimidas” y lo vemos algo más azul, mientras que si el objeto se está alejando las ondas se “expanden” y terminamos observando un tono más rojizo.

Así la luz que nos llega de una estrella, que se tambalea debido al efecto de uno o varios planetas que giran alrededor de ella, sufrirá pequeños cambios de color que ayudará a los astrónomos más aplicados a descubrir nuevos planetas. Olé.

Segundo método, tránsito de sombras

2717 planetas han sido descubiertos por este método. Cuando un planeta pasa entre nosotros y su particular sol, se origina una especie de eclipse ya que se bloquea parte de la luz que emite la estrella. Se trata de una pequeña atenuación pero suficiente para contarnos muchas cosas.

La duración y atenuación de un tránsito nos da información del tamaño aproximado del planeta, mientras que el tiempo que tarda en repetirse dicho tránsito nos cuenta como puede ser su órbita y la distancia a que se produce. Lógicamente sí hay varios planetas se detectarán varios tránsitos y los cálculos serán algo más complicados, pero los astrónomos adoran estos sudokus estelares.

Además cuando un planeta pasa por delante de su estrella algo de luz se cuela por su borde y analizando los colores de esa descomposición de luz obtenemos importantes pistas sobre la composición de su atmósfera (metano, vapor de agua, …) y la probable temperatura de su superficie.

La misión Kepler de la Nasa usando este método entre 2009 y 2013 encontró miles de posibles exoplanetas, obteniendo además valiosa información sobre su distribución a lo largo de la galaxia.

Tercer método, fotografías directas, o casi

Sería ideal utilizar una especie de fotomatón para descubrir sonrientes planetas, pero es complicado, aún así se ha descubierto 44 exoplanetas utilizando nuevas técnicas y avances tecnológicos que permiten una observación directa de lejanísimos exoplanetas  que brillan millones de veces más débilmente que las estrellas sobre las que orbitan.

El truco consiste en bloquear la luz de la estrella, reduciendo así su brillo. Para ello se puede utilizar dispositivos internos insertados en los telescopios (coronografías) o naves espaciales independientes asociadas a telescopios espaciales que forma una espectacular “sombrilla estelar”.

Cuarto método, microlente de gravedad

Entramos en terreno más pantanoso, aunque otros 44 exoplanetas has sido descubierto por este método. La gravedad, esa misteriosa atracción ejercida entre objetos, fue redefinida por Albert Einstein casi como una propiedad geométrica del espacio-tiempo y como consecuencia los grandes objetos (estrella o planeta) ejercen un efecto de distorsión y cambio de dirección de los haces de luz que se les aproximan.

Si imaginamos una estrella lejana y entre ella y la Tierra pasa un planeta la deformación en el espacio-tiempo originada por su gravedad puede llegar a “doblar” algunos haces de luz para que terminen convergiendo en un momento dado sobre la Tierra, en une efecto lupa que llamamos microlente de gravedad.

La convergencia de haces de luz sobre la Tierra provoca un aumento en el brillo aparente de la lejana estrella, un destello fugaz en el espacio que para un astrónomo terrestre puede significar casi un mes de luminosidad extra y una serie de valiosos datos de estudio.

Quinto método, astrometría o la rizada del rizo

Este método es complicado y casi teórico, aunque si se ha descubierto un exoplaneta. Se trata de un método de medir la oscilación gravitacional alternativo al de la velocidad radial (recuerda el primer método el efecto doppler y el tambaleo de las estrellas afectadas por el campo gravitatorio de los planetas que la orbitan).

Mediante la astrometría se intenta medir los cambios de las posiciones aparentes de una estrella en relación a otras estrellas de referencia. Básicamente se comparan imágenes de distintos momentos buscando cambios de posición de la estrellas, para ello se precisa aparatos ópticos de gran precisión, con la dificultad añadida de que la atmósfera terrestre distorsiona la observación y es preciso recurrir a complicados ajustes.

Y así es cómo más o menos se descubren planetas externos a nuestro Sistema Solar. Los gráficos de la NASA que acompañan a este post son excelentes, disfruta de ellos.