Proxima b, Lalande 21185 b y Ross 128 b son los tres exoplanetas más cercanos. Su hallazgo ha sido anunciado recientemente (durante 2016 y 2017). Es por tanto previsible que en unos años se conozcan unos cuantos más, que poco a poco irán conformando la fisonomía de nuestras estrellas vecinas.
Proxima b, Lalande 21185 b y Ross 128 b son algo más que unos planetas excepcionales. Algún día podrían ser destinos a los que viajar. Sitios. Lugares que visitar.
Proxima b, Lalande 21185 b y Ross 128 b. Más nos vale conocerlos bien, porque podrían ser parte de nuestro futuro.
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| El telescopio espacial James Webb (JWST) empezará a observar en 2019. Va a ser una revolución de los exoplanetas. (Fuente: NASA/JPL) |
La caracterización de las atmósferas de los planetas más cercanos supone uno de los más importantes retos a los que se enfrenta actualmente la ciencia de los exoplanetas. Su análisis detallado supondría, sin duda, un paso de gigante en la comprensión de la habitabilidad de la Galaxia. La Vida puede haber evolucionado en los mundos más cercanos… O no.
El estudio de sus atmósferas, aunque no es fácil, es sólo cuestión de tiempo. Los progresos en el desarrollo de nuevas técnicas son constantes. Además, en unos años nuevas herramientas permitirán una importante mejora de nuestras posibilidades.
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| Los grandes telescopios terrestres mostrarán mundos desconocidos a partir de mediados de 2020. Profundizarán muchísimo en la habitabilidad de los exoplanetas, un tema del que ahora desconocemos casi todo. (Fuente: ESO). |
El estudio de las atmósferas de los exoplanetas se inició con los que tenían tránsitos. La técnica más exitosa es aplicando espectroscopía de transmisión. Durante el tránsito, cuando el planeta pasa por delante de la estrella es iluminado por detrás y recibimos la luz de la estrella después de haber atravesado la atmósfera del planeta. El resultado es que la luz lleva la firma de los componentes de la atmósfera que ha atravesado, porque cada uno tiene una opacidad distinta para cada longitud de onda.
Otra técnica aplicada en los tránsitos es la fotometría de los eclipses. Cuando el planeta pasa por detrás de la estrella, durante el llamado eclipse secundario, su luz queda temporalmente ocultada. Cuando se observa con precisión la luz de la estrella, puede determinarse qué reducción de luz se produce, deduciéndose la contribución del planeta, que justo antes del eclipse está totalmente iluminado, en fase de “luna llena”.
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| Los planetas con tránsitos son bastante estudiables, tanto en el tránsito (eclipse primario), como en el eclipse secundario. (Fuente: Sara Seager) |
Estas técnicas serán muy útiles para los exoplanetas con tránsitos más cercanos (TRAPPIST-1 o LHS 1140). Sin embargo, no nos engañemos, no parece posible que puedan aplicarse a los planetas más cercanos, porque no es probable que tengan tránsitos.
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| Principales parámetros de los exoplanetas más cercanos. (Fuente: Elaboración Propia) |
JWST. A partir de 2019.
Si no hay más retrasos, en 2019 entrará en órbita el telescopio espacial James Webb (JWST) e intentará estudiar la atmósfera de Proxima b. Puede conseguirlo.
Mientras el exoplaneta se mueve en su órbita pasa por fases como las que pueden observarse de la Luna o Venus: creciente, llena, menguante y nueva. Es decir, monitorizando exquisitamente la luz de la estrella podrían observarse minúsculas variaciones producidas por las fases orbitales del planeta.
Es una buena estrategia porque los planetas que orbitan en enanas rojas a menudo tienen acoplamiento de marea, es decir, presentan siempre la misma cara a la estrella, como la Luna, que presenta siempre la misma cara a la Tierra, y eso produce una diferencia enorme de temperatura entre el lado eternamente iluminado (fase llena) y el lado eternamente a oscuras (fase nueva) que ha de dejar una señal en la luz infrarroja (Kreidberg & Loeb, 2016; Meadows, 2016).
Claro, esta diferencia de temperatura depende de la atmósfera (y los mares) que pueda tener el exoplaneta, porque, si existe y es densa, se encargaría de distribuir el calor hacia el lado oscuro del planeta, haciendo las temperaturas más uniformes.
Es decir, con el JWST podremos saber si hay atmósfera densa o no, en función de este gradiente de temperatura. Estas observaciones serán mucho más difíciles para Lalande 21185 b y Ross 128 b, por ser sus estrellas algo más grandes (Bonfils, 2017).
Sin embargo, también se habla de posibilidades de detección de diversos compuestos dependiendo de la composición de Proxima b (Meadows, 2016). Ignas Snellen, astrónomo holandés y uno de los pioneros en este campo, habla sin timidez sobre la posibilidad de detectar CO2 con el JWST en sólo unos días, aplicando técnicas novedosas (Snellen, 2017), utilizando las posibilidades espectroscópicas de resolución media del JWST.
ELTs. La década de 2020.
Puede ocurrir en la década de 2020. La obtención de la imagen de Proxima b, el exoplaneta más cercano, será algo más que una detección interesante, quizá constituya un hito en la historia de la Humanidad.
Otro método es la observación directa del planeta. Se ha aplicado con éxito a sistemas recién formados (Fomalhaut, HR 8799, 51 Eridani), donde los planetas están muy calientes y son autoluminosos, además de estar muy alejados de su estrella. No obstante, para los exoplanetas más cercanos al Sistema Solar la separación angular (37 mas - 15 mas) será una limitación seria, quizá sólo al alcance de telescopios con un enorme diámetro. Me refiero a los ELTs que en los casos más favorables (Proxima b, 37 mas) quizá podrán mostrar la imagen del planeta separada de su estrella (Meadows, 2016).
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| Este gráfico de contraste y separación angular muestra arriba a la derecha (naranja) algunos exoplanetas detectados por observación directa. Son planetas autoluminosos en sistemas que están terminando de formarse, muy calientes. Siguiendo la vertical se muestra el contraste que tendrían si estuvieran en un sistema maduro (no habrían sido detectados). Las líneas muestran las posibilidades de los actuales observatorios (SPHERE-VLT, HST, JWST y Gemini GPI). Más a la izquierda puede ver la línea de los futuros ELTs. Todo lo que queda por encima será detectable, incluyendo a Proxima b. Ross 128 b y Lalande 21185 b, quedarán por la izquierda y no serán objetivos fáciles, aunque tampoco imposibles. Los puntos negros corresponden a planetas cercanos actualmente conocidos por técnicas de velocidad radial. Los puntos de colores muestran los planetas del Sistema Solar (simulando que están a unos 30 años luz). (Fuente: NASA). |
Hay más técnicas. En 2012 la detección de CO en la atmósfera de Tau Bootis b (Brogi, 2012) mostró toda la potencia de la espectroscopía de alta dispersión para separar la señal telúrica + estelar de la del planeta utilizando el desplazamiento Doppler. Era posible observar cómo esta señal planetaria cambiaba por efecto Doppler su longitud de onda y se movía con la velocidad estimada en su órbita alrededor de la estrella. En 2013 llegó la detección en 51 Pegasi b de CO (Brogi, 2013) y posteriormente agua (Birkby, 2017). No eran planetas con tránsitos ni podían obtenerse imágenes directas de ellos, pero se están analizando sus atmósferas en el infrarrojo. En el visible es más difícil, todo debido al reducido albedo que suelen tener estos Júpiter calientes. Aunque son muy oscuros, Martin (2015) parece que ha detectado algo de la luz visible en 51 Pegasi b.
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| Este otro gráfico de constraste y separación angular muestra planetas cercanos conocidos por técnicas de velocidad radial. Puede verse que Proxima b no es el más favorable para su detección. GJ 876 b, un monstruoso gigante gaseoso más grande que Júpiter a unos 15 años luz debería ser más fácil de detectar. (Fuente: Lovis, 2016) |
Especialmente prometedora es la técnica de combinar una buena resolución angular con una elevada resolución espectral. Implica combinar un sistema de Óptica Adaptativa con un espectrógrafo de alta resolución (R~100.000). Ya se ha puesto en práctica, siendo el caso más famoso la detección de CO en la atmósfera de Beta Pictoris b (Snellen, 2014). La técnica captura la luz del planeta + estrella en la medida de lo posible con el sistema de Óptica Activa, en la zona donde se sabe que está el planeta, para luego llevarla al espectrógrafo y obtener un espectro de la señal. Luego, el mismo proceso se realiza sobre la señal de la estrella, en una zona donde se sabe que no está el planeta. Entonces se diferencian una señal de la otra, y lo que queda es el espectro del planeta. Se une así la resolución espacial con la resolución espectral. Se plantea (Lovis, 2016) como una posibilidad factible para separar la señal de Proxima b desde los telescopios VLT, de 8 metros de diámetro. Este tema está siendo objeto de investigación.
Ignas Snellen, quien es una referencia en este campo, mostró en 2015 que un planeta con una separación de 25 mas en una enana roja podría analizarse con esta técnica combinada. Posiblemente podría ser suficiente para analizar la atmósfera de Ross 128 b (15 mas) o Lalande 21185 b (27 mas). No será tan fácil como Proxima b (37 mas), pero los ELTs quizá puedan dar la sorpresa con estos planetas.
Por cierto, que no serán los únicos planetas cercanos que podrán ser detectados. Más fácil será con el monstruoso Júpiter GJ 876 b, y los neptunos GJ 687 b y HD 219134 d (Bonfils, 2016).
Atentos. El 2019 podría ser un año histórico.
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| Los exoplanetas más crcanos. (Fuente: Elaboración propia) |
2010. En una época en la que los estudios atmosféricos los realizaban los telescopios espaciales (HST, Spitzer,) Ignas Snellen muestra cómo los telescopios terrestres también pueden detectar componentes en la atmósfera de los exoplanetas. La clave es la enorme resolución espectral.
2010. Snellen describe su nuevo método. El CRIRES en el VLT es crucial.
2012. Brogi, Snellen y otros autores detectan CO en Tau Bootis b. El planeta no transita, y esto es muy novedoso.
2013. Un estudio de Snellen sobre las posibilidades de los ELTs en los planetas terrestres cercanos con tránsitos.
2014. Snellen muestra en su estudio sobre Beta Pictoris b (detectando CO) que combinando resolución espectral con resolución espacial pueden conseguirse mejores resultados. Basta 1 hora de integración para Beta Pictoris b frente a las 20 horas empleadas en Tau Bootis b.
2015. Snellen vuelve a estudiar las posibilidades con las nuevas técnicas sobre los exoplanetas más cercanos, pero ya sin necesitar tránsitos. Analiza un hipotético planeta terrestre en Proxima Centauri.
2016. Anglada Escudé et al. Se descubre en planeta terrestre en Proxima Centauri b, a sólo 4,2 años luz.
2016. Kreidberg & Loeb analizan las posibilidades del futuro JWST con Proxima b.
2016. En un completísimo análisis Vicky Meadows et al. muestran las posibilidades del JWST y los ELTs con Proxima b.
2016. Lovis, Snellen y otros autores muestran las optimistas posibilidades del VLT sobre Proxima b con SPHERE y ESPRESSO. SPHERE necesita algunos ajustes para poder combinarse y ESPRESSO acaba de empezar a funcionar (dic-2017). Espero que tengan suerte.
2017. Birkby et al. detectan agua en 51 Pegasi b con una técnica similar a la de Snellen. Ya se había detectado CO en este planeta que no transita.
2017. Paul Butler et al. detectan el exoplaneta Lalande 21185 b a sólo 8,3 años luz.
2017. Siempre apasionante, Snellen muestra las posibilidades del JWST con la señal del CO2 en Proxima b.
2017. Xavier Bonfils anuncia el hallazgo de Ross 128 b, un exoplaneta con posibilidades de habitabilidad a unos 11 años luz.
La página web del astrónomo holandés Ignas Snellen.
Me gustó mucho el artículo describiendo métodos que en el futuro, con la nueva generación de equipos, podrán ser responsables de la realización de grandes descubrimientos.
ResponderEliminarObrigado Felipe!
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