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Cazadores de planetas

8/jul/18 6:49 AM
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Izquierda: Imagen del sistema planetario HR 8799. La luz de la estrella central (indicada con un dibujo) ha sido bloqueada utilizando una combinación de instrumentación y procesado de imagen. Los cuatro puntos brillantes indicados por flechas son cuatro planetas gigantes / J. Wang, C. Marois
Derecha: Imagen del joven sistema 2MASS J16042165-2130284. Al igual que en el caso anterior, la luz de la estrella ha sido suprimida. Aunque en este caso no se detectaron planetas, se puede observar claramente una estructura en forma de anillo (en falso color rosa), que es el disco protoplanetario que rodea a la estrella. / Héctor Cánovas Cabrera, Astronomy & Astrophysics, Vol. 598, A43, 2017, reproducido con permiso de © ESO /
 

Héctor Cánovas Cabrera

Imaginemos que deseamos encontrar una aguja en un pajar. O una diminuta gota de sangre en una superficie como la que ocuparían dos campos de fútbol de primera división. Mejor aún, pensemos por un momento que necesitamos distinguir a simple vista la luz que emite un fósforo prendido junto a los focos encendidos a máxima potencia de un estadio deportivo. Suena complicado, casi imposible de lograr. Algo similar experimentan los astrónomos dedicados a "cazar" exoplanetas (planetas que orbitan en torno a otras estrellas diferentes a nuestro Sol) en su día a día. A pesar de ello, en no pocas ocasiones y cada vez con más frecuencia, logran alcanzar su objetivo.

Desde que el primer exoplaneta fue descubierto en 1992, el número de planetas extrasolares detectados no ha parado de aumentar. Actualmente sabemos que existen más de 3700 exoplanetas con propiedades muy diversas y diferentes entre sí. Por ejemplo, se han descubierto sistemas que guardan cierto parecido al planeta Tatooine de Star wars, que en lugar de tener un solo sol tiene dos. También sabemos que hay sistemas planetarios que contienen planetas gigantes orbitando muy cerquita de sus estrellas centrales, como si en nuestro Sistema Solar la órbita de Júpiter se hiciera más pequeña y este planeta estuviera tan cerca del Sol como la Tierra. El estudio de todos estos sistemas planetarios nos ayuda a entender cómo y por qué se formó nuestro propio Sistema Solar, una de los temas de investigación más candentes en los últimos años.

Ahora bien, ¿por qué es tan difícil detectar planetas extrasolares? Para empezar, los planetas brillan poquísimo en comparación con la luz emitida por las estrellas en torno a las cuales orbitan. Para hacernos una idea de esto podemos comparar la luz que emite nuestro Sol con Venus o Júpiter cuando los vemos brillar en el cielo nocturno. Mientras que Venus es apenas un punto brillante en el firmamento, el Sol ilumina todo nuestro día. Además de esta diferencia considerable de brillo, los astrónomos nos enfrentamos a otro problema: cómo distinguir dos puntos en el cielo que aparentemente están muy cerca. Dicho de otro modo, imaginemos que observamos un árbol de varios metros de altura desde una gran distancia. Nos resultará casi imposible distinguir cualquier pequeño brote que crezca al lado del árbol. Pues algo similar sucede cuando queremos distinguir a un planeta de su estrella.

A día de hoy los astrónomos contamos con varios métodos de detección de exoplanetas. Uno de los métodos más populares es el denominado método de tránsitos planetarios. Si una estrella está rodeada por al menos un planeta y la orientación a la que la observamos es adecuada, cada cierto tiempo el planeta cruzará por delante de la estrella creando un eclipse parcial. Cada vez que esto suceda, y de manera periódica, la estrella parecerá disminuir su brillo, indicando así la presencia del planeta. Ahora bien, obtener una imagen directa de los planetas extrasolares es otra historia. Para poder realizar esto es necesario combinar instrumentos muy complejos con técnicas de análisis de imagen muy sofisticadas. En unos pocos casos sí que ha sido posible obtener imágenes directas de sistemas exoplanetarios, con resultados realmente espectaculares. Este es el caso del sistema HR 8799, cuyos cuatro planetas gigantes han sido observados directamente y desde varios telescopios. El resultado es aún más impactante cuando se combinan observaciones tomadas a lo largo de varios años, pues a simple vista es posible observar el movimiento de estos planetas en torno a su estrella.

Estudiar el proceso de formación planetaria es aún más difícil. En la mayoría de los casos, los planetas son creados muy poco tiempo después del nacimiento de las estrellas. Por esto, para detectar planetas recién formados debemos buscarlos en torno a estrellas jóvenes. Estas estrellas experimentan aumentos muy bruscos y totalmente impredecibles de brillo, por lo que el método de los eclipses explicado anteriormente resulta prácticamente imposible de aplicar. Actualmente, el método más prometedor para detectar planetas jóvenes es la imagen directa, como en HR 8799. Pero las estrellas jóvenes están rodeadas por estructuras de gas y polvo denominadas discos protoplanetarios. Estos discos contienen el material a partir del cual se forman los planetas y, desde el punto de vista del observador, dificultan la detección de los planetas que se acaban de formar. Para fotografiar un planeta joven es necesario separar la luz de la estrella, la luz del planeta y la luz del disco protoplanetario que, de alguna forma, lo emborrona todo. Debido a esta dificultad por ahora solo se han detectado un puñado de candidatos: objetos que pueden ser planetas recién formados, pero cuya verdadera naturaleza está aún pendiente de confirmación por la comunidad científica. En cualquier caso, los avances en instrumentación y análisis de datos auguran un futuro muy prometedor. Posiblemente durante los próximos años seremos capaces de fotografiar los primeros pasos de un incipiente sistema planetario parecido al nuestro en pleno proceso de formación.

 

Héctor Cánovas Cabrera nació en Almería y creció en Canarias. Tras licenciarse en Física en la Universidad de La Laguna inició su doctorado en Astrofísica en Utrecht (Holanda). Durante cuatro años se especializó en el análisis de imágenes de discos protoplanetarios, al tiempo que participó activamente en el desarrollo de un instrumento para el telescopio William Herschel (La Palma). Su experiencia postdoctoral incluye estancias en la Universidad de Valparaíso (Chile), la Universidad Autónoma de Madrid y el centro para análisis de datos astronómicos de la Agencia Espacial Europea (Madrid), donde trabaja actualmente. 

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