3 Maneras de Descubrir un Planeta Nuevo | Exoplanetas #2
4164. Ese el número de exoplaneta que, a fecha de hoy, hemos confirmado que existen. Mundos nuevos a decenas de años luz de distancia. Y la lista aumenta cada día que pasa. Así
que la pregunta obvia es: ¿cómo se está consiguiendo esto? En el vídeo anterior vimos
lo extremadamente difícil que es ver estos planetas directamente, pillándolos reflejando
luz hacia nosotros. Luego si no los estamos “viendo”, ¿cómo sabemos que hay 4000
de ellos? Es más, ¿cómo podemos saber sus masas, radios, órbitas… Incluso el aspecto
que tienen? Dicho mal y pronto: los astrofísicos han
tenido que darle al coco. Dadas las trabas que tenían, han tenido que inventar diferentes
técnicas para intentar notar que estos exoplanetas estaban ahí, algunas especialmente sibilinas.
Aquí van tres de ellas, la última puede que no la conozcais, ¡atentos!
La primera es el método de velocidad radial. La idea es esta: nuestros planetas, estrictamente,
no solo giran entorno al Sol. También hacen “girar” al propio Sol. Al igual que todos
los planetas sientan la fuerza gravitacional de nuestra estrellas, los planetas también
ejercen una fuerza gravitacional sobre el Sol, haciendo que se mueva ligeramente.
Así que algunos astrofísicos pesaron: “Oye, si nuestra estrella tiene este movimiento,
¿por qué no lo van a tener otras? Y si lo medimos, ¿no podríamos inferir de ahí los
planetas que tiene?”. Esta fue una idea brillante.
ENRIC: Bueno, los primeros planetas que se descubrieron fue en el año 92. El primer
planeta realmente reconocido fue el 51 Pegasi, en el año 95.
Pero, espera ¿cómo se puede medir si una estrella se mueve, especialmente cuando es
tan poco? La clave era usar el efecto Doppler. Ya sabéis: una ambulancia se acerca, agudo.
Una ambulancia se aleja, grave. Las ondas se ven afectadas por el movimiento del emisor.
Así que si una estrella se mueve pasa lo mismo con su luz: se acerca, azul. Se aleja
rojo. Mirando una estrella y viendo cómo cambian sus colores podemos deducir cómo
se está moviendo. De ahí podemos reconstruir las fuerzas a las que está sometida la estrella
y, por tanto, cómo son los planetas que están orbitando.
La primera vez que el método de velocidades radiales se utilizó fue duramente criticado;
algunos científicos apuntaron que los cambios en los colores también podrían producirse
por una casual aparición de manchas solares. Pero a medida que en otras estrellas se produjeron
detecciones similares y otros métodos confirmaron la presencia de exoplanetas quedó claro que
el método funcionaba. Aun así hay que decir que esta técnica no
es perfecta. Eso es porque, por lo general, los sistemas estelares no se encuentran perfectamente
alineados con el telescopio, por lo que no vemos el efecto Doppler completo de la estrella,
solo el que se proyecta en la dirección en la que miramos. Por eso el nombre del método
contiene lo de “radiales”, no podemos saber la velocidad completa de la estrella,
solo una componente. Por eso no te da la información completa. Lo único que se puede afirmar de
cantidades como la masa del planeta es su cota inferior, la mínima masa que puede tener.
Pero esta no es la única pega: si la estrella tiene un planeta muy pequeño, no va a tirar
lo suficiente de ella, la va a hacer moverse poco; y eso puede hacer que desde la Tierra
no seamos capaces de detectarlo. Es decir, que esta técnica es muy buena detectando
planetas con mucha masa y que estén cerca de su estrella, lo que explica que en los
primeros años de detección de exoplanetas hubiera una cantidad enorme de Jupiters calientes,
de los que hablaremos en el próximo vídeo. El método estaba sesgando.
Por eso es genial que poco después saltara sobre la mesa la técnica de los tránsitos.
Un tránsito es cuando un cuerpo astronómico se pone delante de otro y vemos su sombra.
Un eclipse es un tránsito de la luna frente al Sol, de vez en cuando mercurio y venus
hacen lo mismo, incluso durante un brevísimos espacio de tiempo, la estación espacial internacional
pasa por delante y se puede fotografiar su tránsito. Así que volvemos a lo mismo: si
esto pasa con nuestra estrella, ¿por que no va a pasar en otras? Si hay planetas orbitando
otras estrellas, ¿no podríamos ver sus sombras? Bueno, hay un problema: las estrellas están
tan tan lejos que para nosotros son puntitos, no discos en los que ver sombras, al menos
no en la práctica. Pero hay una solución. Durante un eclipse de sol toda la iluminación
del entorno cambia porque la luna bloquea parte de la luz ¿no? Entonces durante el
tránsito de un exoplaneta el brillo de su estrella debería también disminuir, aunque
sea muy poco. Así es como funciona el método de los tránsitos y registrando como es esta
caída del brillo y comparándola con simulaciones uno puede extraer toda la información de
los planetas que orbitan una estrella: masas, radios, periodos… Y además con buena precisión
y sin tantas cotas como con las velocidades radiales.
Tal vez sea por esto que los tránsitos son el método más popular para descubrir exoplanetas.
De los 4000 exoplanetas que ya se han descubierto unos 3000 han sido con esta técnica. Además
de estos 3000, alrededor de 2000 fueron descubierto por el mismo proyecto: el satélite Kepler,
ya retirado. Pero hay otro motivo por el que el método
de los tránsitos es brutal: si durante el tránsito analizas los colores que te llegan
y los comparas antes de la caída de luz te das cuenta que hay unos cuantos colores que
faltan. ¿Qué ha pasado aquí? Que el propio planeta ha absorbido esa luz, en concreto
su atmósfera; ha dejado una huella en la gama de colores que detectamos.
Ahora los científicos solo tienen que medir en un laboratorio qué colores absorben los
diferentes elementos químicos, compararlos con los que mides del exoplaneta y, de repente,
estás averiguando cuál es la composición química de su atmósfera. Me voy a recrear
en esto: mirando un puñetero punto de luz podemos saber con certeza que a billones de
años luz existe agua.
ENRIC: De hecho es fascinante, hemos sacado ya agua, metano, CO, sodio, potasio, hidrógeno,
helio...lo hemos detectado ya en atmósferas de planetas. Pero la mayoría son planetas
gigantes gaseosos. Ya estamos en los Neptunos, llegando al límite de nuestra capacidad tecnológica,
con los telescopios de 10 m y para los casos más sencillos (estrellas brillantes cercanas).
Velocidad radial y tránsitos son los métodos más populares para detectar nuevos planetas…
Pero no son lo únicos. También se pueden explotar los alucinantes efectos de la Relatividad
General. ¡Exacto! ¡La deformación del espaciotiempo! Todo cuerpo con masa hace que los “caminos”
alrededor de él se curven, y al hacerlo la luz que viaja por estos caminos también se
ve combada. Así es como se produjo una de la primeras confirmaciones de que Einstein
estaba en lo cierto: durante un eclipse solar los astrónomos detectaron que algunas estrellas
cerca del sol se habían movido. Sin él estaban en un sitio, con él estaba en otro. Esto
era una prueba de que la influencia del Sol había modificado la trayectoria de los rayos
de luz que provenían de esas estrellas, curvándolos, actuando como una especie de lente. Una lente
gravitacional. Las grandes estructuras del Universo las producen todo el rato.
Pues bien, hubo astrofísicos que se preguntaron, “oye, si una estrella es capaz de hacer
esto, ¿no lo podría causar también un planeta?”. Este fue el reto, y creedme que es uno gordo.
Una estrella por su masa consigue curvar bastante la luz, pero un planeta a montones de años
luz… Bff. Las desviaciones estarían en los poquísimos microsegundos. Por eso este
método, dice, que busca el efecto de microlente. Encontrar estos diminutos cambios puede parecer
imposible, pero mirando zonas del cielo con una densidad muy grandes de estrellas, como
es el centro galáctico, este efecto puede notarse. No tanto en ver desplazamientos tan
pequeños de estrellas (no hay suficiente resolución para eso) sino cambios en la cantidad
de luz. Y es que si algo hace una lente es concentrar la luz, fotones que iban a acabar
por ahí desperdigados ahora se focalizan hacia la Tierra. Observando estos aumentos
repentinos de luz en nuestro fondo de estrellas podemos detectar la presencia de exoplanetas
y, como antes, comparando estos resultados con simulaciones por ordenador podemos reconstruir
las propiedades del planeta. Ya hay unos noventa planetas descubiertos de esta forma tan sutil
e indirecta.
HÉCTOR: Es interesante para lo que se llaman “Planetas Rogue”, o sea planetas huérfanos.
Planetas que no tienen estrella, sino que están vagando por el espacio, por la galaxia.
Son muy interesantes científicamente porque, aunque probablemente no alberguen vida, no
sabemos cuántos hay, no sabemos cómo contribuyen a la masa total de la galaxia… Es un tema
que está ahí abierto.
Y muchos diréis “ok, Crespo, esto está guay, pero… ¿qué es lo que hemos aprendido
de todas estas técnicas? Hemos detectado 4000 exoplanetas pero ¿cómo son exactamente?”.
Ayy, parecéis nuevos en este canal, porque eso lo veremos en el próximo vídeo de esta
serie.
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