Panorama de exoplanetas

Por Daniel Marín, el 20 mayo, 2009. Categoría(s): Astronomía • Exoplanetas ✎ 5

Physics Today dedica un artículo a los métodos de detección de exoplanetas que nos puede servir como repaso del estado en que se encuentra este apasionante campo, con más de 347 planetas extrasolares descubiertos hasta la fecha. Veamos algunos datos:

  • Método de la velocidad radial (espectroscopía Doppler): el 90% de los exoplanetas han sido detectados por este método. Esta técnica favorece la detección de planetas gigantes que orbitan cerca de su estrella (Hot Jupiters), pero a medida que han pasado los años se han podido descubrir planetas con órbitas más alejadas, ya que hace falta al menos una traslación del planeta para confirmar la detección. Se calcula que, como mínimo, el 15% de las estrellas de tipo solar tienen gigantes gaseosos con periodos menores a 10 años (Júpiter tiene un periodo orbital de 12 años). El planeta menos masivo detectado por este método es Gliese 581 e, con unas 2 masas terrestres, un récord difícil de superar mediante observaciones desde la superficie terrestre. El futuro de este método está en los estudios en infrarrojo (IR), que permitirán detectar planetas de masa terrestre alrededor de enanas rojas (pequeñas estrellas de tipo M).


Gráfica de los exoplanetas detectados hasta la fecha según su distancia orbital y masa: podemos ver como predominan claramente los métodos de la velocidad radial (puntos negros) y el tránsito (puntos verdes) (Physics Today).


Histograma de los planetas detectados hasta la fecha según su masa mínima. La disminución hacia la izquierda es debida a las limitaciones de los métodos de detección, pero la observada a la derecha parece ser real e indica una mayor abundancia de «saturnos» comparados con los «júpiteres» (NASA).


Vista de algunos sistemas planetarios detectados hasta la fecha (NASA).

  • Método de lente gravitatoria (microlensing): estudiando la impronta que deja un planeta en la luz de una estrella de fondo gracias a los efectos de la relatividad general se pueden detectar planetas de apenas 0,1 masas terrestres que orbiten su estrella en un rango de 0,5-15 UA. El problema de este método es que la naturaleza aleatoria del efecto impide el estudio continuado de un planeta. Por otro lado, es el único método para detectar planetas solitarios, es decir, aquellos que vagan en el espacio interestelar. En el futuro se ampliarán las redes de observatorios terrestres para cubrir una mayor región del cielo. Misiones espaciales que hagan uso de esta técnica podrían detectar planetas cuya órbita esté en el rango 0,5-1,5 UA, es decir, incluyendo la zona habitable de muchas estrellas.
  • Método del tránsito: esta técnica también favorece la detección de Hot Jupiters, pero permite calcular el tamaño del exoplaneta, lo que la convierte en un complemento perfecto al método de la velocidad radial, ya que se puede estudiar un mismo objeto mediante dos técnicas completamente distintas. Además es ideal para estudios tipo survey, es decir, que podemos detectar multitud de exoplanetas en una misma campaña de observación. Misiones espaciales como Kepler prometen detectar planetas de masa terrestre situados en la zona habitable de su estrella mediante este método. Telescopios espaciales infrarrojos, como el futuro JWST, podrán detectar mediante esta técnica planetas de dos masas terrestres alrededor de enanas rojas, lo que permitirá caracterizar individualmente los planetas descubiertos por misiones tipo survey como Kepler.
  • Astrometría: este método fue el primero empleado para detectar planetas, aunque llevarlo a la práctica resultó mucho más difícil de lo esperado (recordemos la polémica acerca de los planetas de la estrella de Barnard surgida en los años 60). Sin embargo, se trata de un método en el que los astrónomos han depositado muchas esperanzas, pues complementa perfectamente las técnicas de la velocidad radial y el tránsito. A diferencia de éstas, la astrometría favorece la detección de planetas gigantes situados a grandes distancias de su estrella y cuyo plano orbital sea perpendicular a nuestra línea de visión (la velocidad radial y el tránsito favorecen la detección de planetas en planos orbitales paralelos a la línea de visión), lo que permitirá obtener una imagen menos sesgada del panorama de planetas extrasolares. La pega es que cuanto más lejana sea la órbita del planeta, y por lo tanto, más fácil sea su detección mediante astrometría, más tiempo tomará su periodo orbital, dificultando la confirmación de su detección. Misiones espaciales como SIM-Lite (NASA) y Gaia (ESA), permitirán entender mejor la distribución orbital de los exoplanetas gracias a este método.


Comparativa de las capacidades de detección de exoplanetas de las misiones SIM-LITE y Gaia. Claramente permitirán detectar muchos planetas con periodos de unos 10 años (NASA).


En esta gráfica vemos como las misiones astrométricas SIM-Lite y Gaia se complementarán a la hora de observar exoplanetas (NASA).

  • Detección directa: ver un planeta extrasolar directamente es muy complicado, pero no imposible, especialmente si trabajamos en el infrarrojo. Este método favorece la detección de gigantes gaseosos en formación (su luminosidad es mayor en IR) situados en órbitas lejanas. Pero obviamente lo realmente interesante es poder ver planetas terrestres. Misiones espaciales comoDarwin(ESA) oTPF (NASA) prometen hacer realidad el sueño de la Humanidad de ver planetas como la Tierra alrededor de otras estrellas, quizás antes de 2020. Desgraciadamente, aparte del alto coste, la naturaleza de esta técnica limita el tiempo de observación que se puede dedicar a una estrella candidata a tener exoplanetas. Además el astro debe ser relativamente cercano, reduciendo el número de posibles estrellas a observar.

Personalmente, me encantaría ver cuanto antes misiones como TPF o Darwin. Cuando era pequeño nadie hubiese imaginado que en apenas unas décadas tuviésemos la tecnología para observar directamente Tierras alrededor de otras estrellas. Ahora que la tenemos, no entiendo a qué esperamos.


Comparativa entre varios los métodos de detección: claramente el método del tránsito es el más prometedor en la actualidad, tanto por el número de planetas que se espera detectar como por la capacidad de descubrir planetas de pequeña masa en grandes cantidades (Physics Today).



5 Comentarios

  1. Hola Daniel.
    Dado que el artículo es sobre exoplanetas.
    ¿Se sabe algo de la tipología de plantenas que rodean el sol de Alfa Centauri?
    Lo necesito, francamente, como argumentario de una historia de c.ficción que estoy terminando.
    Me gusta bastante la transparencia y la franqueza.
    ¿Y sobre el cinturon de «cometas» que estan después del «dudoso» planeta Plutón?
    Puedes comentarme, también, algo al respecto. De que tamaño son los cometas,asteroides de esa zona (cuyo nombre no recuerdo: cinturón de «algo») posterior a Plutón.

    Por supuesto si quieres.
    Gracias.

  2. Muchas Gracias Daniel.
    Vendré por tu blog de vez en cuando.
    No soy experto en astronomía ni físico pero me encanta la ciencia ficción.
    Mi máxima relación con la ciencia fue durante Magisterio (Especialidad de ciencias del plan del 71); y la que mantengo ahora es a traves de varias revistas (investigación y ciencia; espacio)y algunas páginas como la de la nasa ;y ahora tu blog.
    Deduzco que trabajas en el observatorio de las islas.
    Mucha suerte. Quizas el próximo planeta que descubran sea a través tuya.
    Agradezco tu información. Ya habia visitado la wiki. Pero no habla de ninún planeta.
    ¿Es posible uno que este próximo a la estrella más distante del sistema?
    Esa que tarda un millon de años en dar la vuelta al sistema formado por las otras dos (su centro gravitatorio).
    No hay prisa. Cuando puedas.
    ¿La extrella solitaria? De que clase es.
    ¿ A que distancia tendría que tener un planeta habitable?
    Todo es como argumentario de la segunda parte de una historia de ciencia ficción que ya he terminado y, de momento , tengo en un cajon.
    Un saludo sincero y transparente.

    Posdata: si quieres usar tu imaginación. Sé que no es propio de un cientifico según los estandares del rol (en el fondo tengo mi visión de como debería ser un gran cientifico ,pero me voy a callar por ignorante).

    Un saludo.

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Por Daniel Marín, publicado el 20 mayo, 2009
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