¿Cómo se buscan los planetas?

Periódicamente y en los últimos años de forma más constante con los avances tecnológicos y científicos, se ha dado a conocer el descubrimiento de planetas fuera del Sistema Solar, algunos de los cuales tienen características similares a la Tierra y que son tema de estudio de algunos científicos en México.

Tal es el caso de la doctora Yilen Gómez Maqueo Chew, del Instituto de Astronomía (IA) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), quien tiene como área de especialidad la búsqueda y análisis de sistemas planetarios extrasolares. En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, la doctora Gómez Maqueo explicó las técnicas actuales para encontrar estos astros.

Objetos espaciales

Los planetas son resultado de la formación de la estrella que orbitan, pues están compuestos de la misma materia. “Cuando una estrella se está formando, se forma de una nube de polvo y gas, y conforme se va uniendo la materia por gravedad, la nube se va haciendo más densa y, al girar la materia, se forma un disco, mismo en el que, al igual que para formar la estrella, se va juntando la materia hasta hacerse los núcleos de los planetas, y si aún hay gas sobrante en el disco de formación, el planeta junta ese gas como su atmósfera y pueden formarse planetas como Júpiter o Saturno, que son gaseosos principalmente”, explicó la investigadora.

Si el planeta se forma cuando ya no hay gases —esto pasa porque conforme la estrella evoluciona, el disco se va deshaciendo y se va perdiendo materia, siendo el gas el componente más ligero al quedar estas partículas pesadas como rocas o piedras—, se forman los planetas rocosos como la Tierra.

Las teorías de formación planetaria predicen que se pueden formar planetas alrededor de todas las estrellas; sin embargo, con las técnicas actuales no es posible medir con tanta precisión bajo todos los tipos de estrellas, además no existen técnicas o instrumentos hechos por el hombre que permitan descubrir exoplanetas fuera de la Vía Láctea.

Aunque algunas veces los medios han definido que los exoplanetas encontrados son similares a la Tierra, y esto no es específicamente por todas sus condiciones o atmósfera sino principalmente por el radio similar a nuestro planeta, los planetas de radio menores a 1.6 radios terrestres tienen mayor probabilidad de ser rocosos y usualmente son más difíciles de detectar. Es mayor el porcentaje de observación y detección de planetas llamados Supertierras que tienen radios de hasta ocho veces el terrestre.

Técnicas para su detección

Existen diferentes técnicas para encontrar exoplanetas y son divididas en directas e indirectas, siendo las primeras las que permiten observar físicamente el exoplaneta, y las indirectas son una asunción o inferencia de su existencia a través del análisis de las estrellas que orbitan. Cada uno de los métodos tiene mayor facilidad para encontrar planetas con ciertas características físicas o alrededor de cierto tipo de estrellas.

Solo existe un método de detección de imagen directa en el cual se fotografía el planeta midiendo la luz que emite este directamente. Sin embargo, debido al alto contraste entre la luz estelar y la que es emitida por el planeta, es necesario aplicar ciertas técnicas como el uso de filtros para observar el planeta en luz infrarroja o utilizar un coronógrafo para ocultar la luz de la estrella y solo permitir observar los planetas cercanos que puedan estar brillando con una intensidad menor.

Es posible conocer los elementos que integran la atmósfera de los planetas encontrados con el método de imagen directa, que son solo unas pocas decenas, esto mediante la obtención del espectro. “Para los planetas llamados Jupiteres calientes, que son planetas de masa y radio de Júpiter pero con periodos orbitales de varios días y no 11 años en comparación con Júpiter, están a altas temperaturas, se ha encontrado que tienen nubes o bruma con agua, sodio, potasio, entre otros elementos”, describió Gómez Maqueo.

Detección indirecta

En los métodos o técnicas de detección indirecta se encuentra la astrometría, tránsito, microlensado, por tiempos y por velocidad radial, métodos que han permitido encontrar la mayoría de los exoplanetas haciendo uso de los efectos gravitatorios del par de masas estrella-planeta y de la geometría del sistema.

La astrometría mide el movimiento de la estrella en el plano del cielo, es decir, el cambio de la posición en el cielo de la estrella debido al planeta, que aunque es mínima, contempla el significado de que existe una perturbación con suficiente masa para generar este cambio de posición.

Otra técnica es la de tránsito, que es usada cuando el fenómeno tiene periodos de tiempo y ocultación de luz definidos, es un fenómeno similar a los eclipses que observamos entre la Luna, el Sol y la Tierra y que es utilizado en el telescopio espacial Kepler, entre otros. “En este, cuando medimos la cantidad de luz de una estrella y se observa o registra que pasa algo frente a la estrella con respecto a la Tierra, sabemos que hay algo del tamaño de un planeta, es decir, cuando se alinea la estrella, el planeta y nosotros”, explicó.

Se ha descubierto que existen planetas errantes, o que no orbitan alrededor de ninguna estrella, esto a través del método de microlensado, una técnica en la que al medirse la luz de una estrella como objeto de fondo, se detecta una magnificación de la luz del objeto de fondo, lo que indica que en el medio pasó un objeto con masa considerable para modificar o doblar la luz, “ese cambio en la trayectoria de haz de luz y el incremento de brillo que viene en esta estrella de fondo, depende de la masa del objeto, o sea del lente”, agregó.

Si es algo que tiene una masa del tipo de un planeta, tendrá una magnificación distinta que si pasa una estrella. Esa técnica ha podido detectar planetas a los que aparentemente no están orbitando una estrella. La existencia de estos planetas se da por interacciones gravitacionales que suceden durante la formación de estos planetecimales o protoplanetas en las que al irse conjuntando la materia, por fuerza de gravedad relacionada a su masa, alguno puede ser eyectado hacia el espacio fuera de la zona de formación. Se llama de microlensado porque se detectan dentro de la propia galaxia y con masas de tipo estelares pequeñas y planetarias, siendo un efecto y técnica parecida a la de lentes gravitatorios.

Un método muy exitoso para encontrar exoplanetas desde la Tierra es el de velocidad radial. Cuando se mide la velocidad de la línea de emisión, y cuando esta cambia o se mueve es porque existen planetas, de encontrarse movimientos keplerianos, se deduce que existe un planeta perturbando el movimiento de la estrella.

“Con este método se han encontrado, desde la Tierra, exoplanetas gaseosos porque hay un sesgo observacional que hace que sean más fácil de detectar cuando son más masivos y cercanos a sus estrellas. La diferencia entre el método de velocidades radiales y tránsito es que el primero mide la masa del planeta y el de tránsito da una medida del radio del planeta”, añadió.

Finalmente existe otro método llamado de tiempos dado por relaciones periódicas como lo son los pulsares, estrellas binarias eclipsantes u objetos astronómicos con fenómenos temporales definidos. Es entonces que cuando se analizan estos sistemas y se encuentra que el centro de masa cambia y genera que la periodicidad cambie, indicará que es porque está siendo afectado por un planeta perteneciente al mismo sistema.

Instrumentos

Alguna de la tecnología y esfuerzos para mejorar los resultados en esta área es, por ejemplo, el nuevo telescopio espacial James Webb que permitirá a los científicos facilitar el conocer las atmósferas de estos planetas debido a la alta tecnología de espectrógrafos que le será implementado. Sin embargo, aun cuando se han descubierto grandes cantidades de exoplanetas con números a la alza, todavía falta encontrar un exoplaneta que tenga tanto la masa y el radio similares a la Tierra y que, como nuestro planeta, se encuentre a una distancia parecida de su estrella y que esta sea del mismo tipo que el Sol.

El estudio e interés de los científicos en los exoplanetas ha permitido encontrar y conocer nuevos sistemas planetarios muy distintos al Sistema Solar, tal es el caso del sistema TRAPPIST-1, y nos permite realmente probar las teorías de formación planetaria en distintos ambientes para, en algún momento, encontrar vida en otros planetas.

Fuente: CONACYT.