Exotopografía: detectando montañas en planetas alrededor de otras estrellas

A pesar de que hemos descubierto miles de exoplanetas en otros sistemas estelares lo cierto es que sabemos muy pocos detalles de los mismos. Las técnicas de detección actual nos dan el tamaño o la masa mínima del planeta y, en contadas ocasiones, ambos datos. Más allá de estos parámetros y la órbita aproximada no sabemos nada de estos mundos. Sí, en algunos casos somos capaces de obtener espectros rudimentarios de sus atmósferas o incluso hemos podido verlos directamente si son muy grandes y jóvenes, pero lo cierto es que para nosotros la inmensa mayoría de planetas extrasolares no son ni simples puntos de luz. Poder ver la superficie de estos mundos, aunque tecnológicamente posible, queda aún muy lejos en el futuro, cuando dispongamos de grandes observatorios espaciales. ¿O no?¿Y si te digo que quizás seamos capaces de detectar montañas y valles en otros mundos desde observatorios terrestres? Bienvenidos a la nueva disciplina de la exotopografía.

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¿Seremos capaces en el futuro de detectar montañas como el Olympus Mons en planetas fuera del sistema solar? (Kees Veenenbos).

El concepto, presentado por los astrónomos Moiya McTier y David Kipping, es sorprendentemente simple. El método del tránsito nos permite detectar planetas analizando la disminución de brillo que provocan al pasar delante de sus estrellas. A partir de esta curva de luz podemos en teoría extraer otro tipo de información, como por ejemplo si el planeta tiene anillos o exolunas a su alrededor. ¿Pero y si vamos un paso más allá? Si comparamos muchas curvas de luz pertenecientes a un mundo rocoso dispondremos de un modelo bastante precisa de su perfil y, si tenemos suficiente precisión, podremos identificar montañas y valles en el borde del disco.

Efecto de una montaña en la curva de luz de un planeta (McTier et al.).
Efecto de una montaña en la curva de luz de un planeta (McTier et al.).

Para ello es preciso, claro está, que el planeta no tenga rotación sincronizada, esto es, que no muestre siempre la misma cara hacia su estrella. Este requisito elimina una gran parte de exoplanetas descubiertos, ya que cuanto más cerca esté un cuerpo de su estrella más probable es que sufra acoplamiento de marea (y el método del tránsito favorece la detección de mundos que están próximos a su estrella). Seguramente en estos momentos estarás pensando que la influencia de una montaña en la curva de luz de una estrella es casi nula y prácticamente indetectable… y tienes razón, pero con las condiciones adecuadas lo imposible puede entrar dentro del reino de lo posible.

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Variaciones en el relieve (exageradas) de un planeta (McTier et al.).
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Diferencias en la curva de luz de un mundo sin relieve (azul) y uno con montañas y valles (marrón) (McTier et al.).

El principal factor es el tamaño de la estrella. Cuanto más grande sea esta mayor será el ruido de la señal y nos más nos costará detectar montañas. Por ejemplo, la variación en la curva de luz de una cordillera similar al macizo del Himalaya en un planeta como la Tierra es de solo una cien millonésima parte si está alrededor de una estrella semejante al Sol. Pero esta variación crece hasta una millonésima en el caso de las enanas rojas y alcanza un máximo de una diezmilésima si hablamos de enanas blancas. El hecho de que la variabilidad lumínica en las enanas blancas sea muy pequeña ayuda sobremanera a hacer realidad esta técnica. Un caso ideal sería un planeta rocoso del tamaño de Marte que gire alrededor de una enana blanca con un periodo de diez horas. En este caso un futuro telescopio de cien metros de diámetro, como el propuesto OWL (Overwhelmingly Large Telescope), detectaría características topográficas con menos de veinte horas de observación (es decir, unos cuatrocientos tránsitos).

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Diferencia entre un mundo esférico y otro con relieve en la curva de luz (McTier et al.).

Para otros telescopios más ‘pequeños’ en construcción, como el E-ELT (European Extremely Large Telescope) el número de horas será mucho mayor y la detección roza lo imposible (y si las condiciones no son tan favorables estos telescopios no tienen nada que hacer). Por supuesto, otra pega es que si el planeta está muy próximo a la enana blanca es de esperar que sufra acoplamiento de marea, dando al traste con nuestro experimento. Otros factores como la presencia de nubes, una inclinación excesiva del eje de rotación o una atmósfera densa también harían más complicada la detección de las características del relieve del planeta.

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Tiempo de observación necesario para detectar montañas en un planeta rocoso (con 3 sigmas de error) alrededor de una enana blanca en función del tamaño del telescopio (McTier et al.).

O sea, como era de esperar desde observatorios terrestres resulta imposible detectar montañas en otros planetas como la Tierra situados en estrellas de tipo solar. Pero en un futuro más o menos lejano sí que será posible ver cordilleras en exoplanetas alrededor de enanas blancas. Puede que una estrella moribunda como es una enana blanca sea un objetivo poco atractivo a primera vista, pero sea como sea a mí me parece igual de increíble que podamos estudiar el relieve de un planeta a decenas de años luz de distancia sin emplear interferómetros en órbita o grandes telescopios espaciales. Lo imposible se ha vuelto —casi— posible.

Referencias:


22 Comentarios

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pochimaxpochimax

Ufff, se necesita una precisión de 1 ppm, por lo que entiendo en el artículo, si orbitara una enana roja. Una lástima. Como bien dices, Daniel, sólo apto para enanas blancas. Lo malo es que primero tenemos que encontrar el planeta con las condiciones apropiadas. No será fácil.

OrlandoOrlando

Buah… Nos cuesta detectar exosatélites (de hecho, todavía no hay ninguno confirmado), como para detectar exocordilleras… Como experimento mental está estupendo, pero diría que hay que quemar algunas etapas previas antes de siquiera empezar a considerar la cuestión seriamente. Aún así, como siempre, magnífico artículo.

DavidDavid

Cómo se sabe si la imagen del perfil que obtenemos es especular o no? Me refiero, si un planeta tiene una rotacion retrograda a la que asumimos, entiendo que obtendriamos una representación especular de la realidad. A menos que se pueda determinar desde aquí la dirección de la rotación.

U-95U-95

No se si alguien mas se ha dado cuenta de que eso permitiria poder determinar tambien la forma de cuerpos irregulares, que no fueran esfericos por completo por mucho que cuerpos de tamaño planetario tomen forma esferica, o incluso en base a como estuvieran de achatados su periodo de rotacion.

Blue_HypergiantBlue_Hypergiant

Increíble.
P.d- Overwhelmingly Large Telescope ¿De donde sacan estos nombres? jaja Ya me imagino en el año 2100 la inauguración del Brutally Gigaenormous Demential Telescope (BGDT).

PabloPablo

Es lo que pasa cuando se ponen nombres con very, ultra, super, extremely, etc. Llega el momento en que se terminan los prefijos y hay que caer en “incredibly”, “overwhelmingly”, “big fucking” y vaya a saber qué más en el futuro.

miguelmiguel

8-|
¿Pueden lograr esa precisión?, increible, literalmente me parece increible que se pueda tener esa precisión.
Muchas gracias Daniel, dos cosas nuevas en un día (con el estudio del proyecto europeo del reactor nuclear).

RobertoRoberto

Cada época tiene lo suyo, pero esta que nos ha tocado es fascinante.
Muchas gracias Daniel por colaborar a que así lo sea.

Abrazo.

PacoPaco

¿Ahora te respondes con chistes y luego te vuelves a responder con risas?

Madre mía…

secretsecret

XDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!……………………………

PelauPelau

Evidentemente los guionistas de Star Tardigrade Discovery no son los únicos que están acabando con las reservas mundiales del honguito. Psilocybe Cubensis. En esporas, ya sabes.

SBSB

Ola, está claro que lo imposible será lenta y paulatinamente posible, viene siendo así desde siempre en la evolución del conocimiento. Con todo, podría ser más interesante detectar oxígeno o agua en estado líquido en otros planetas que la topografía de los mismos, es una opinión.

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