Mapas de otros mundos

La luz reflejada por los exoplanetas es una herramienta de vital importancia para estudiar estos mundos. Gracias a ella podemos estimar su composición mediante espectroscopía y además realizar mapas de su superficie. Sí, han oído bien, mapas. Aplicando los algoritmos adecuados, podemos elaborar mapas aproximados de la superficie o de la atmósfera de los planetas extrasolares. Por supuesto, salvo unos pocos cuerpos en formación, por ahora somos incapaces de ver directamente los exoplanetas que se han descubierto hasta la fecha, aunque eso no ha impedido elaborar mapas tentativos de algunos Júpiteres Calientes. Por ejemplo, gracias al telescopio Spitzer hemos podido ver representaciones de los planetas HD 189733b o HD 80606b. No es que Spitzer pueda verlos directamente, pero se puede restar la contribución luminosa del planeta con respecto a la de su estrella y observar las posibles modulaciones de brillo (albedo). Al trabajar en infrarrojo se reduce además la diferencia en brillo entre la estrella y el planeta.

Sin embargo, crear mapas de Júpiteres Calientes es sin duda muy interesante, pero no nos engañemos, lo realmente fascinante es poder ver algún día el atlas de un planeta similar a la Tierra. Por ahora, esto queda fuera de las posibilidades de los instrumentos actuales, pero los futuros supertelescopios terrestres y misiones espaciales como el TPF serán capaces de encontrar exotierras y verlas directamente. El problema es que, como mucho, ocuparán un sólo píxel en el campo de visión de los instrumentos, así que elaborar un mapa de su superficie parece una tarea imposible. O quizás no. Hace aproximadamente un año pudimos comprobar cómo se podía reconstruir la superficie de un planeta usando las observaciones de la sonda Deep Impact. La reconstrucción no era muy espectacular, ya que sólo podía discriminar las características geográficas en longitud y no en latitud, pero al menos servía para demostrar que podríamos descubrir hipotéticos océanos en las exotierras.

El mapa de la Tierra sin nubes comprimido en un sólo pixel cuyo albedo varía en función del periodo de rotación gracias a las observaciones de Deep Impact. Así se vería un mundo con océanos mediante una misión similar al TPF (NASA).

Por suerte, parece que las cosas pueden mejorarse, ya que según leemos en este artículo de Kawahara et al., empleando técnicas adecuadas se puede estimar la distribución superficial de albedo y la inclinación del eje de rotación para planetas de masa terrestre situados en la zona habitable de su estrella (exotierras) que se encuentren a menos de 5 ó 10 pársecs (entre 16 y 32 años luz) de distancia. Hasta ahora, las técnicas propuestas sólo tenían en cuenta variaciones de albedo debidas a la rotación del planeta, pero el equipo de Kawahara propone usar también las variaciones anuales para obtener resolución espacial en latitud. Simulando un planeta similar a la Tierra -pero sin nubes- al aplicar el algoritmo obtenemos los siguientes resultados:

Así podríamos ver un planeta similar a la Tierra con mucha suerte (Kawahara et al.).

Reconstrucciones de los mapas superficiales de un planeta similar a la Tierra teniendo en cuenta dos modelos con distinta relación señal-ruido (Kawahara et al.).

Puede que no parezcan muy espectaculares, pero hay que tener en cuenta que han sido obtenidos simulando las variaciones de brillo de un sólo punto de luz a lo largo de un año, y en todo caso, podemos apreciar claramente la distribución de los continentes y los océanos. Por otro lado, hay una serie de limitaciones a tener en cuenta: la capa nubosa añadiría ruido a la señal de la superficie y habría que filtrarla. La inclinación del eje planetario y la velocidad de rotación son también variables cruciales, ya que sería más complejo reconstruir la superficie de un planeta cuyo día tuviese una duración similar al de Venus. Pero eso no es todo. Teniendo en cuenta las distintas longitudes de onda de la luz reflejada podríamos levantar un mapa con las diferencias de color que nos revelarían la presencia de bosques alienígenas.

Mapas de color de un planeta similar a la Tierra. Se aprecia la vegetación que cubre amplias zonas del globo (Kawahara et al.).

Imagínense poder contemplar algún día el mapa de una exotierra situada a decenas de años luz y ser capaces de distinguir los oceános y los bosques de un mundo alienígena. Dan escalofríos de sólo pensarlo. Quizás dentro poco este sueño se haga realidad.

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14 Comentarios

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Carlo

Fascinante! La exploración tripulada fue decepcionante, y ya me estoy resignando a no ver un viaje tripulado a Marte en mi vida. Pero espero que esos progresos en telescopios terrestres y espaciales se concrete, y podamos descubrir exotierras y verlas directamente, eso compensaría mi frustración. Pena que Carl Sagan no estará para verlo…

igo

Es increíble lo que se puede hacer con procesado digital de señal, y creo que la astronomía es un campo especialmente abierto a su uso. Por ejemplo, con algunos programas freeware (ej. IRIS http://www.astrosurf.com/buil/us/iris/iris.htm ), se pueden mejorar muy mucho las imágenes de un telescopio amateur y conseguir resultados semi-profesionales, combinando varias fotografías y utilizando procesado de señal a tope.

Creo que un gran peligro de esto del procesado es que al final, quieres sacar tantas cosas del ruido que te las terminas inventando 😉

Yo sigo desde hace tiempo el tema del SETI, búsqueda de inteligencia extraterrestre a base de escuchar ondas de radio de origen artificial, pero en ese campo, de momento resultados cero.

Esperemos ver otros planetas ahí fuera. Algún día… algún día…

ZanstelZanstel

Daniel

¿Que opinas de una misión de este tipo?
http://www.centauri-dreams.org/?p=785

Abreviando. Imagina un “Hubble” a 550 unidades astronómicas (obviamente, una misión a largo plazo usando motores iónicos de nueva generación), con la capacidad de usar el Sol como una lente gravitatoria para examinar algún planeta ya previamente localidado sospechoso de ser viable para la vida.

Daniel Marín

@Carlo: si Carl Sagan estuviese vivo, seguro que una de sus prioridades sería potenciar las misiones tipo TPF.

@igo: sí, el procesado de imágenes es todo un mundo apasionante. Por cierto, no conocía el IRIS…interesante. Gracias.

@Zanstel: Las misiones del tipo FOCAL son fascinantes, pero tienen un grave inconveniente y es que el “plano focal” del Sol como lente gravitatoria sería una gigantesca esfera de 550 UA de radio (como mínimo), por lo que para observar una pequeña región del cielo tendríamos que mover la nave millones y millones de km. Esto implica que FOCAL sería una buena idea para estudiar en detalle una exotierra ya detectada previamente.

Un saludo.

edgaredgar

hola daniel

ahorita que mencionas la misión (TPF) ¿has escuchado novedades de ella?

y también. si con esta clase de misiones y programas de procesamiento de imagen. se podría construir un mapa del exoplaneta. se podría encontrar una hipotética estación espacial que estuviera orbitando el planeta o un satélite natural?

gracias por la nota: saludos :)

Daniel Marín

@Edgar: las misiones TPF siguen en “hibernación” esperando tiempo smejores. En cuanto a las lunas, se podrían detectar dependiendo del tamaño de éstas y la distancia al sistema. En cuanto a los satélites, no, esto sería imposible.

Un saludo.

Giordano Bruno

Gracias a tí, Daniel!

Ojalá reactiven pronto el proyecto TPF, que hay muchas ganas de ver esos continentes pixelados :)

Saludos cósmicos!

DarkSapiens

Buenas, Daniel! Leí esta entrada hace unos días, me encantó, pero no pude comentar por falta de tiempo. Hoy le he echado un vistazo de nuevo y me ha parecido ver que se te ha colado un gazapo, posiblemente. Dices “Al trabajar en infrarrojo se reduce además el contraste entre la estrella y el planeta.”, pero será que se acentúa este contraste para hacer más fácil la observación del planeta, ¿no?

Un saludo!

DarkSapiens

Al final va y resulta que estaba yo equivocado al haber entendido la frase mal… Por supuesto que el contraste se reduce, si el problema que hay es que el brillo de la estrella es tan grande comparado con el del planeta que éste apenas se puede observar… >_< Coger una banda del espectro en la que el brillo del planeta es mayor con respecto al de la estrella significa, obviamente, que la diferencia de brillo entre ambos disminuye, como bien has puesto :)

Saludos!

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