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ASTRONOMÍA

Detalles de exoplanetas

Los astrofísicos no paran de ingeniar instrumentos que puedan llegar aún más allá en el conocimiento del Cosmos, donde se tienen catalogados 3.011 sistemas planetarios

 

Vista aérea del complejo VLT (Very Large Telescope) en el Observatorio de Paranal (Chile). - ESO/DIGITIZED SKAY SURVEY 2

La búsqueda de planetas alrededor de otras estrellas (exoplanetas) sigue siendo uno de los campos de la Astrofísica más importantes en la actualidad. A fecha de 4 de abril del 2019, se tienen catalogados 4.034 exoplanetas en 3.011 sistemas planetarios. En 657 de estos sistemas planetarios se han encontrado al menos dos planetas. La técnica del tránsito (el estudio de mini-eclipses que, de forma regular, hace que disminuya ligeramente el brillo intrínseco de la estrella al ser ocultada por un planeta) es la más popular a la hora de encontrar otros mundos fuera del Sistema Solar. Este método ha sido particularmente explotado por el satélite Kepler de la NASA, que es responsable del descubrimiento de 2.338 planetas, lo que es lo mismo, el 58% de los exoplanetas que conocemos actualmente. La misma técnica está usando el sucesor de Kepler, el satélite TESS (NASA), que ya lleva 8 descubrimientos en su haber desde que comenzó sus operaciones científicas a finales de julio del 2018. Este número se incrementará en los próximos años, ya que se necesita ese tiempo para detectar y confirmar exoplanetas que necesiten muchos meses para «transitar» delante de su sol.

Además de la técnica del tránsito, el otro método muy usado para buscar exoplanetas es estudiando pequeñas variaciones en el color intrínseco de la luz de la estrella, que cambia ligeramente de azul a rojo de forma periódica por el empuje gravitatorio de un planeta. A esta técnica se la conoce como «de la velocidad radial» o «técnica Doppler». Los instrumentos más potentes desarrollados hasta la fecha que usan esta técnica pueden detectar a una persona andando (velocidad por debajo incluso de 1 metro por segundo) a decenas de años luz de distancia. Esta técnica es la que usa el potente instrumento Carmenes, instalado en el telescopio de 3.5 metros del Observatorio de Calar Alto en Almería.

Pero los astrofísicos no paran de ingeniar instrumentos que puedan llegar aún más allá en el conocimiento del Cosmos. El Observatorio Europeo Austral (ESO) instaló recientemente un nuevo y complejo instrumento en el VLT (Very Large Telescope), en el Observatorio de Paranal (Chile). Bautizado como Gravity, este instrumento es capaz de unir la luz de distintos telescopios y analizarla de una forma muy peculiar.

El telescopio VLT

El VLT posee 4 telescopios principales de 8.2 metros de tamaño cada uno. Normalmente, cada telescopio opera de forma independiente, cada uno observando con un instrumento un objeto del cielo dentro de distintos programas científicos. Pero el VLT fue diseñado de tal manera que la luz recibida en cada uno de los cuatros telescopios, junto con 3 telescopios auxiliares de 1.8 metros de tamaño cada uno, pueda analizarse de forma conjunta. Así, el VLT se convierte en un interferómetro (VLTI), un telescopio gigantesco que tendría un tamaño equivalente a unos 100 metros. El VLTI proporciona unas 25 veces más resolución que uno de los telescopios de 8.2 metros. Ojo que esto no se extrapola a la sensibilidad, dado que la mayor parte de ese «telescopio virtual» es hueco: el área de captación de luz es pequeña. La interferometría usando VLTI solo se puede aplicar, por tanto, a objetos no muy débiles. El objetivo fundamental de Gravity no es buscar exoplanetas sino estudiar lo que ocurre en las inmediaciones de agujeros negros masivos.

En los últimos años ha estado analizando en detalle el agujero negro del centro de la Vía Láctea y de otras galaxias brillantes y cercanas. Su resolución espacial es tan extrema que, en algunos casos, Gravity, usando VLTI, es capaz de notar variaciones de un día a otro. Estos datos confirmaron en el 2018 lo que se conoce como «desplazamiento al rojo gravitacional», un efecto predicho por la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein. Sin ir más lejos, la semana que viene está anunciada una multitudinaria rueda de prensa con nuevos y fundamentales descubrimientos en este campo.

Pero Gravity se puede usar también para buscar y caracterizar exoplanetas alrededor de otras estrellas. La semana pasada se hicieron públicas unas observaciones con Gravity de la estrella HR8799, localizada a unos 129 años luz en la constelación de Pegaso. Esta estrella tiene varios planetas, uno de ellos (HR 8799e), muy cerca de ella, se ha visto sin problemas. No sólo eso, sino que la técnica de la interferometría permite que se obtengan imágenes de muy alta resolución y espectros (la descomposición de la luz en sus colores), con los que se ha podido estudiar por primera vez en gran detalle las características de un exoplaneta.

HR8799e es un exoplaneta clasificado como «superjúpiter», un gigante de gas localizado muy cerca de su estrella. En verdad es un planeta muy joven, apenas tiene 30 millones de años, con una temperatura cercana a los 1.000 grados centígrados. Los datos de Gravity, usando VLTI, han proporcionado un espectro diez veces más detallado que los que se tenían antes. El análisis de la luz ha permitido desvelar que la atmósfera de HR8799e es muy compleja, con nubes de hierro y silicatos dentro de una gigantesca tormenta que abarca todo el planeta. La atmósfera también tiene una gran concentración de monóxido de carbono. Los investigadores están encantados: están viendo la dinámica atmósfera de un planeta gigante, donde ocurren complejos fenómenos químicos y físicos, justo poco después de haberse formado.

Resultados espectaculares

Las técnicas interferométricas, muy comunes en radio astronomía, por fin están llegando al rango óptico e infrarrojo cercano. Instrumentos como Gravity, con estos resultados tan espectaculares, auguran posibilidades únicas para la caracterización de los exoplanetas que vamos encontrando, de los que solo conocemos sus propiedades básicas (tamaño, densidad, y distancia a la estrella), abriendo un nuevo camino no solo a la comprensión de la formación y evolución de los planetas sino quizá también una vía para poder descubrir vida en otros sistemas solares.

(*) El autor, astrofísico cordobés en Australian Astronomical Optics, Macquarie University y miembro de la Agrupación Astronómica de Córdoba, escribe regularmente en el blog ‘El Lobo Rayado’.

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