Detectando planetas desde el espacio gracias a Einstein

La mayoría de los más de 550 planetas que conocemos han sido descubiertos usando dos técnicas: el método del tránsito y el método de la velocidad radial. Pero existe otro sistema que promete detectar muchos más. Hablamos, claro está, de la búsqueda de planetas mediante microlente gravitatoria. Precisamente, la semana pasada se anunció el descubrimiento de una decena de planetas errantes usando este método. ¿Sería viable un observatorio espacial que detectase planetas por microlente?

El observatorio MPF podría detectar cientos o miles de nuevos planetas por el método de la microlente (Bennet et al.)

Recapitulemos un poco. Los métodos del tránsito y de la velocidad radial favorecen la detección de planetas gigantes situados a muy poca distancia de sus estrellas. Por contra, el método de la microlente permite descubrir mundos a casi cualquier separación. Para emplear este método necesitamos dos cosas: un campo de estrellas de fondo y un planeta que pase por delante de alguno de estos astros. La relatividad general de Einstein hará el resto y la luz de la estrella de fondo será amplificada por el exoplaneta siguiendo una bonita fórmula:

Re es el tamaño del anillo de Einstein causado por la microlente. Ds es la distancia a la estrella de fondo y Dl la distancia a la estrella o exoplaneta a estudiar. Ml es la masa del exoplaneta (Bennet et al.).

Los episodios de microlente son únicos, es decir, los planetas descubiertos por este método no pueden ser estudiados posteriormente por otros instrumentos, a diferencia de los mundos detectados por la velocidad radial o el tránsito. Pero no debemos quejarnos. Al fin y al cabo, la relatividad general nos regala una oportunidad para vislumbrar planetas escondidos en el espacio intergaláctico que de otro modo pasarían desapercibidos. Estos sucesos tienen una duración de varios meses para objetos de masa estelar y de unos pocos días para planetas.

Resumen del principio del método de la microlente gravitatoria para detectar exoplanetas (Bennet et al.).

Por lo tanto, el método de la microlente es un complemento ideal al del tránsito y al de la velocidad radial a la hora de descubrir planetas extrasolares. Gracias a él será posible levantar un mapa detallado de la frecuencia planetaria dentro de la galaxia. Está claro que un observatorio espacial que emplease este método tendría numerosas ventajas frente a los instrumentos terrestres. Liberado de las trabas de la turbulencia atmosférica, un satélite permitiría obtener curvas de luz mucho más limpias y resolver claramente las estrellas de fondo, lo que a su vez reduce la distancia mínima de detección hasta 0,5 UA de su estrella. Y lo realmente sorprendente es la sensibilidad de esta técnica, ya que con un observatorio espacial sería posible detectar planetas de tan sólo 0,01 masas terrestres a distancias de 1-3 UA (150-450 millones de kilómetros).

Por este motivo se ha propuesto la misión MPF (Microlensing Planet Finder), un satélite dotado de un telescopio de 1,1 m que sería una especie de hermano de la misión Kepler. Estaría situado en una órbita geoestacionaria inclinada 28,5º y sería lanzado mediante un Atlas V. Por supuesto, no sabemos cuántos planetas podría descubrir MPF, ya que precisamente ese es uno de los objetivos de la misión, pero las estimaciones más optimistas sugieren unas 10-100 exotierras al año, además de varios planetas con una masa similar o inferior a la de Marte. Para ello, MPF observaría unos doscientos millones de estrellas del bulbo galáctico durante nueve meses al año. En los tres meses restantes, el Sol ocultaría el campo de observación y MPF podría emplearse para otros cometidos científicos, incluyendo la detección de planetas por el método del tránsito. La vida útil de la misión se estima en cuatro años y su coste sería de 333 millones de dólares.

MPF podría detectar planetas de muy baja masa situados lejos de sus estrellas, complementando a la misión Kepler (método del tránsito) (Bennet et al.).

Diferencia entre las observaciones de exoplanetas por microlente mediante MPF e instrumentos terrestres (Bennet et al.). “Doppler” hace referencia al método de la velocidad radial. La misión SIM ha sido cancelada (Bennet et al.)

Estimación del número de planetas descubiertos por MPF al año en función de su masa (en azul). En gris podemos ver las estimaciones para instrumentos terrestres equivalentes (Bennet et al.).

Estimación de planetas errantes descubiertos por MPF (Bennet et al.).

Características de la misión MPF (Bennet et al.).

Características de la óptica (Bennet et al.).

MPF fue propuesta en 2004 y 2006 dentro del programa de misiones Discovery de bajo coste, pero no pasó el corte. Tras la cancelación de las misiones espaciales TPF y SIMLite, MPF bien podría ser la última oportunidad de la NASA para lanzar una misión espacial con el objetivo de detectar exoplanetas. Una misión que sin duda merece la pena.

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9 comentarios

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DarkSapiens DarkSapiens

Precisamente iba yo pensando hoy en que ya iba siendo hora de empezar a escribir una entrada sobre lentes gravitacionales (centrándome en microlensing) que tengo pensado para Amazings y me encuentro con esto… Pero bueno, no me has chafado nada, esta entrada se llevará un enlace 😛

Un pequeño apunte: cuando dices “reduce la distancia mínima de detección hasta 0,5 UA”, es la cifra lo único que da la pista de que se trata de distancia a su estrella, y no distancia a nosotros. En ninguna parte del texto se da la aclaración, no sé si será necesaria 🙂

Un saludo, y gracias por informar!

Anonymous Anonymous

Salvo que esta misión tenga otro tipo de aplicaciones científicas, me parecería un derroche. Es preferible dedicar ese dinero a búsquedas de planetas mediante tránsitos, más cercanos y que puedan aportarnos información sobre nuestro vecindario, a nivel de planetas habitables o no.

Preferiría un segundo Kepler, con ese coste.

DarkSapiens DarkSapiens

Anónimo, como puede verse en la entrada, con una misión de microlensing se pueden detectar más fácilmente los planetas pequeños en órbitas de varios años alrededor de su estrella, y dedicando mucho menos tiempo de observación para su descubrimiento. Estos son precisamente los planetas que más cuesta detectar con una misión como Kepler, porque para descubrirlos hay que ver sus tránsitos tres veces (esto es, observar cada estrella durante más de 3 años, y la misión Kepler tomará datos sólo durante 3 años y medio).

Además pareces no tener en cuenta que dado que una misión como la que se explica mediría cambios de luz en las estrellas, como Kepler, también obtendría datos de tránsitos planetarios. Hacer un segundo Kepler con este coste sería dedicar el mismo dinero a obtener menos datos.

Un saludo.

Anonymous Anonymous

Es que los planetas que descubrirían con esta misión son tan lejanos que poca información podríamos descubrir con ellos.

Por otro lado, al ser estrellas lejanas la fotometría no es lo suficientemente buena como para detectar tránsitos, salvo en las estrellas cercanas que pudiera captar. Además, entiendo que la estrategia es muy diferente, cambiando rápidamente de campos observables, si no me equivoco.

Arthuraleks Arthuraleks

Disculpen, no entendi muy bien como funciona el sistema de microlentes, al parecer por lo que logre enteder, funciona de manera semejante al sitema de detectar agujeros negros, es decir, se detecta un agujero cuando el brillo de las estellas que hay fondo se distorcionan. ¿es asi el sistema de microlentes?

DarkSapiens DarkSapiens

Sí, pero como las estrellas se ven como objetos puntuales no ves la imagen de la estrella distorsionada, sino sólo un aumento de su brillo durante unas horas de una forma muy característica.

Saludos!

TiXolO TiXolO

Anónimo dice q los planetas descubiertos serían muy lejanos pero si he entendido bien los gráficos podrían estar a unos 10AL, no me parecen tan lejanos

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