Cómo encontrar exoplanetas

Con la tecnología actual podemos encontrar muchos de estos exoplanetas, en esta entrada aprenderéis de una forma sencilla las técnicas que se utilizan.

Pero… ¿Qué es un Exoplaneta?

En el Universo hay otros sistemas planetarios a parte del nuestro; cuando hablamos de un planeta que orbita otra estrella diferente al Sol se le denomina Exoplaneta o Planeta Extrasolar.

La Formación de Sistemas planetarios es normal en la mayoría de las estrellas, por tanto en la inmensa mayoría de las estrellas hay planetas. Nuestro Sistema Solar se formo desde una nube de gas y polvo.

Formación de un sistema planetario (agregación)

El primer planeta extrasolar descubierto fue por Aleksander Wolszczan, astrónomo polaco, este anunció en 1992 el descubrimiento de 3 objetos sub-estelares de baja masa orbitando el púlsar PSR1257 + 12 mediante la medición de la variación periódica en el tiempo de llegada de los pulsos de radio de un púlsar. Estos fueron los primeros planetas extrasolares descubiertos.

Los primeros planetas extrasolares alrededor de estrellas de la secuencia principal (parecidos al Sol) fueron descubiertos en la década de 1990, en una dura competición entre equipos suizos y norteamericanos. El primer planeta extrasolar fue anunciado por Michel Mayor y Didier Queloz, del grupo suizo, el 6 de octubre de 1995. La estrella principal era 51Pegasi y el exoplaneta se designó con el nombre 51Pegasi b. Usaron el método de la velocidad radial.

MÉTODOS DE DETECCIÓN

Hablaremos de los métodos más utilizados:

– Velocidad Radial, Astrometría, Tránsitos y Visión directa.

Aunque también hay otros métodos más complicados como medidas de pulso de radio de un púlsar, observando variaciones en binarias eclipsantes o mediante microlentes gravitacionales, pero hablaremos de estos en otras entradas.

1) Velocidad radial: Este método se basa en el Efecto Doppler. El planeta, al orbitar su estrella, ejerce una fuerza gravitacional sobre ésta de manera que la estrella gira sobre el centro de masa común del sistema.

Las oscilaciones de la estrella pueden detectarse mediante pequeños cambios en las líneas espectrales según la estrella se acerca a nosotros (corrimiento hacia el azul) o se aleja (corrimiento al rojo). Es muy buen método para detectar planetas gigantes que estén muy cerca de la estrella.

Curva de velocidad radial resultante de la presencia de un planeta, que depende de su masa y de los elementos de su órbita.

2) Astrometría: Como la estrella gira sobre el centro de masa se puede intentar registrar las variaciones de su posición y el movimiento oscilatorio de la estrella. Son oscilaciones muy pequeñas, aun así con este método se encontró un Exoplaneta en 2009, llamado VB10b pues está alrededor de la estrella VB10, una enana roja a 20 años luz de nosotros. VB10b tiene un tamaño de 6 veces el planeta Júpiter.

Recreación del exoplaneta VB10b alrededor de su estrella

3) Tránsitos: Consiste en observar fotométricamente la estrella y detectar sutiles cambios en la intensidad de su luz cuando un planeta órbita por delante de ella. Esa pequeña variación en el brillo de la estrella fruto del tránsito del Exoplaneta nos puede determinar muchos parámetros, como profundidad de tránsito, tamaño del planeta, atmósfera, zona de habitabilidad.

Curva de brillo en función del tiempo de un tránsito  

A partir de la curva de luz del tránsito se determina el cociente de radios planeta/estrella y la inclinación orbital, además de otros parámetros de la estrella y de la órbita.

En general, las observaciones de tránsito deben ser complementadas con medidas de velocidad radial para, de este modo, calcular la masa y determinar la naturaleza planetaria del objeto.

Otras aplicaciones de los tránsitos: Determinación de la atmósfera del planeta. Durante el transito y antes de la ocultación el planeta refleja la luz de la estrella y podemos determinar el espectro del planeta y por tanto la composición de su atmósfera. Método muy refinado y complicado pero con muy buenos resultados.

4) Visión directa: es un objetivo primordial actualmente pero tiene un problema, los objetos están muy lejos y quedan emborronados por el brillo de su estrella. La solución a este problema es la observación en un punto, es decir observa un píxel. 

Las variaciones en la reflexión de la luz sobre el planeta y las modulaciones en el brillo y la temperatura durante su periodo de rotación o de traslación medidas a distintas longitudes de onda pueden ser usadas para deducir las propiedades de su atmósfera y de su superficie.

Es necesario estudiar cómo se vería nuestro propio planeta desde la distancia, con toda su luz concentrada en un solo píxel. Con esta información y por comparación podemos determinar atmósferas y características de otros planetas. Podemos incluso determinar la posible presencia de vida, observando la presencia de biomarcadores.

Los biomarcadores nos abren la puerta a la detección remota de vida, que de otro modo sería inviable hasta un futuro a largo plazo. La presencia de dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero, ozono (que indica oxígeno en abundancia) y trazas de metano puede ser indicativo de un planeta con una temperatura superficial estable y suave con una biosfera. También puede ser importante la detección de óxidos de nitrógeno, que se encuentran a menudo asociados a actividad biológica de tipo bacteriano.

Como veis estos son los métodos más usados aunque hay alguno más mucho más complicado pero que ya sería complicar mucho más esta pequeña entrada. En la siguiente gráfica podéis ver algunos de los exoplanetas descubiertos y su método de descubrimiento:

Número de Exoplanetas descubiertos según el método 

Ya sabéis un poco más de la búsqueda de exoplanetas, como veis no estamos solos en el Universo, calculad que sí solo en nuestra galaxia hay 300.000 millones de estrellas y en cada estrella puede haber planetas, con que solo haya uno con posible vida (de cualquier tipo) tendríamos 300.000 millones de planetas con vida, y solo en nuestra galaxia… calculad lo que habría en el resto del Universo…

Artículo publicado originalmente en Universo Blog.