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¿Cómo detectamos planetas extrasolares?

Primera imagen de un exoplaneta

Al observar una noche estrellada, es difícil imaginar que estemos solos en el Universo. Y como si las infinitas luces que adornan el cielo no fueran suficiente prueba de aquello, están además los millones de planetas, satélites, asteroides y cometas que habitan en la oscuridad sin poder ser detectados por nuestros ojos, ¿qué existe más allá de la luz?


¿Qué son los exoplanetas?

Llamamos exoplanetas o planetas extrasolares a los planetas que existen más allá del Sistema Solar, girando en torno a las estrellas. La comunidad astronómica busca estudiarlos porque al encontrar planetas con condiciones similares al nuestro, podemos comprender los aspectos que originaron la vida tal como la conocemos en la Tierra.

Si bien el Universo tiene miles de millones de años, el descubrimiento de los primeros exoplanetas recién vino a suceder durante la década de los 90. Los primeros en ser detectados eran auténticos gigantes, con tamaños muchísimo más grandes que el del planeta Júpiter (mil veces más grande que la Tierra), y que orbitan muy cerca de su estrella huésped, a una distancia similar a la existe entre Mercurio y el Sol.

¿Cómo pueden ser detectados?

Debido a la enorme distancia que hay entre nosotros y el resto del Universo, el desafío de los astrónomos se hace muy similar al que enfrentamos el común de las personas cuando observamos el cielo nocturno: sólo se alcanzan a ver las estrellas. Pero con determinación y un poco de física, esto bastó para que fuese posible saber dónde, en medio de la oscuridad, se ocultan los exoplanetas.

Existe un principio físico que indica que dos cuerpos que están en el espacio a una distancia relativamente cercana, pueden comenzar a orbitar en torno a un punto común denominado centro de masas. Si ambos cuerpos tuviesen la misma masa, este punto imaginario estaría justo en el medio y ambos trazarían la misma órbita. Pero si uno de los cuerpos tuviese una masa mucho mayor al otro, entonces este punto estaría más inclinado hacia él, haciendo que el cuerpo más pequeño recorra una órbita más grande, y el cuerpo más grande se mueva menos. 

En base a este principio y sabiendo que con la tecnología actual no es posible observar un exoplaneta a simple vista, los científicos buscaron detectar la presencia de planetas extrasolares midiendo la órbita que trazaban las estrellas debido a la atracción gravitacional de sus planetas. Este sistema de medición es conocido como método de velocidad radial, y se ha convertido en la técnica más eficaz para la detección de nuevos sistemas planetarios.

Otra técnica utilizada, es el método del tránsito de exoplanetas, que consiste en detectar una muy pequeña disminución del brillo de una estrella cuando el planeta se cruza frente a ella. Es similar a lo que ocurre en un eclipse solar cuando la Luna cubre el Sol. Esta técnica es la más utilizada debido a que los instrumentos que se utilizan son más sencillos comparado a las otras técnicas.

¿Alguna vez se ha intentado fotografiar un exoplaneta?

Por muy difícil que parezca, la respuesta es afirmativa; y no solo se ha intentado ¡sino que lo hemos logrado! En el año 2004, gracias a la tecnología del VLT del Observatorio Cerro Paranal, el equipo liderado por Gaël Chauvin logró capturar la primera imagen de un exoplaneta, visto como un pequeño punto rojo que órbita “a corta distancia” de una enana marrón, es decir, a una distancia 55 veces más grande que la que existe entre el Sol y la Tierra.

Trivia

Detectar planetas extrasolares mediante métodos indirectos, como la velocidad radial y el tránsito, es más factible que obtener imágenes directas debido a la complejidad técnica. Hasta ahora, estas técnicas han permitido descubrir más de 5.500 exoplanetas en el Universo.

Científicamente hablando...

Hace aproximadamente 4.600 millones de años, el Sistema Solar se formó a partir de una nebulosa solar que colapsó y se comprimió, creando un disco protoplanetario en el que las partículas se unieron y crecieron mediante acreción, formando planetesimales y protoplanetas. Estos últimos dieron origen a los planetas y lunas del Sistema Solar, mientras que los residuos restantes se despejaron, formando cinturones de asteroides, el cinturón de Kuiper, y la nube de Oort. En 2006, la Unión Astronómica Internacional definió un planeta como un objeto que orbita alrededor del Sol, tiene equilibrio hidrostático y ha despejado su órbita. Esta definición no es posible aplicarla a los exoplanetas, que orbitan estrellas diferentes al Sol, debido a que no tenemos la capacidad de poder ver si es que, por ejemplo, han logrado limpiar su órbita alrededor de su estrella.

La detección de exoplanetas es un desafío, debido a su tamaño y proximidad a sus estrellas. Los métodos más utilizados para esto son la velocidad radial y el tránsito, que miden el efecto gravitacional de los planetas sobre sus estrellas. Aunque detectar exoplanetas directamente es complejo debido a la gran diferencia de brillo entre el planeta y su estrella, la clasificación de estos mundos, que varía desde gigantes gaseosos hasta planetas rocosos, ayuda a entender la diversidad planetaria en la galaxia.
MRDH

Fuente

- Gentileza de ESO / L. Calçada / ACe Consortium.
- Gentileza de ESO / M. Kornmesser.
- Gentileza de ESO.
- Saxton, B., NRAO/AUI/NSF (2012). Astronomers Get Rare Peek at Early Stage of Star Formation, escrito por Dave Finley. National Radio Astronomy Observatory.
- Fotografía hecha por Bottom_racer (Alpha Crux). 
- Gráfica hecha por ViewSpace. Detecting Other Worlds: Transiting Exoplanet.
- Gentileza de ESO / A.-M. Lagrange.