Al ver una noche despejada, cuando brillan constelaciones compuestas por las lejanas estrellas, varios se habrán preguntado si hay vida en otros planetas; y acerca de la vastedad del universo, que alberga millones de cuerpos celestes, de los cuales la raza humana conoce un muy pequeño porcentaje.

Cada cierto tiempo, la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio, mejor conocida como la NASA, anuncia el descubrimiento de nuevos exoplanetas, es decir, planetas que orbitan otras estrellas.

Desde 1992, cuando se produjeron los primeros hallazgos, se han descubierto 4.375 planetas, de acuerdo al registro de exoplanetas de la NASA. Pero ¿cómo los encuentran?

Los astrónomos poseen diferentes métodos para descubrir planetas. La agencia espacial estadounidense tiene una página donde explican algunas de estas técnicas.

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Velocidad radial

Ilustración gráfica sobre el método de velocidad radial para descubrir exoplanetas. Foto: The Planetary Society

La NASA describe que una forma de entender la interacción gravitacional entre un planeta y una estrella es imaginar un “juego de tirar la cuerda”. Por un lado, tienes la estrella, un objeto masivo con un campo gravitacional realmente poderoso. Por otro lado, está el planeta, mucho más pequeño y con mucha menos gravedad.

Como las estrellas tienen un mayor campo gravitacional, los planetas orbitan alrededor de las estrellas y no al revés.

Pero aunque el planeta es pequeño, todavía tiene algo de fuerza gravitacional. Todavía tiene un efecto en su estrella anfitriona, incluso si ese efecto es mucho menos pronunciado que el que tiene la estrella en el planeta.

Pero también el planeta puede ejercer presión sobre la estrella. La gravedad del planeta hace que la estrella se “tambalee” un poco.

Puede parecer difícil medir pequeños movimientos en estrellas que están a cientos de años luz, pero los astrónomos pueden detectar si una estrella acelera (o se aleja) de la Tierra gracias al efecto Doppler, por el que las ondas (sean visibles, de sonido u otras formas de energía electromagnética) parecen tener una frecuencia algo más alta cuando el objeto que las emite se acerca al observador, y más baja cuando se aleja.

De acuerdo a la NASA, se han encontrado 837 planetas con este método.

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Método de tránsito

Este método consiste en ver que un objeto celeste (un planeta) bloquee la luz de una estrella. Foto: Creative Commons

El método de tránsito es el más usado para descubrir planetas, y esto se debe a que se produce de manera similar a un evento astronómico bien conocido: un eclipse solar.

Cuando la luna pasa directamente frente al sol, bloquea su luz. Esto es similar a cómo el método de tránsito encuentra exoplanetas. Cuando un planeta pasa directamente entre un observador y la estrella que orbita, bloquea parte de la luz de esa estrella. Durante un breve período esa estrella en realidad se vuelve más tenue.

Esto lo hacen a través de las imágenes enviadas por el telescopio Hubble y el Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS, por sus siglas en inglés).

Es “un pequeño cambio, pero es suficiente para dar pistas a los astrónomos sobre la presencia de un exoplaneta alrededor de una estrella distante”, explica la NASA en su sitio web.

De acuerdo al registro de la agencia espacial estadounidense, se han encontrado 3.325 planetas con este método.

Microlente gravitacional

Esta ilustración muestra la curvatura de la luz de una fuente de fondo por un sistema planetario en primer plano. Foto: NASA

“Entre sus muchas ideas, Albert Einstein repensó el concepto de gravedad, definiéndolo menos como una atracción misteriosa entre objetos y más como una propiedad geométrica del espacio-tiempo”, reseña la página web.

A lo que se refiere esta cita es que los objetos grandes deforman el tejido del espacio. Este efecto hace que la luz se distorsione y cambie de dirección cuando se ve afectada por la gravedad de un objeto masivo, como una estrella o un planeta.

Este cambio de dirección puede provocar que sucedan algunas cosas bastante interesantes. A veces, la gravedad puede doblar y enfocar la luz como una lente en una lupa o un par de lentes.

La microlente gravitacional ocurre cuando la gravedad de una estrella o planeta enfoca la luz de otra estrella más distante, de una manera que la hace parecer temporalmente más brillante.

Los niveles de luz caen después de que se aplica la lente al planeta, pero continúan aumentando debido a la acción continua de lente de la estrella. Una vez que la estrella con lente se mueve fuera de la posición óptima, el brillo de la estrella más distante se desvanece.

Los astrónomos no pueden predecir cuándo o dónde ocurrirán estos eventos de lente. Por lo tanto, tienen que observar grandes partes del cielo durante un largo período. Cuando registran que una estrella se vuelve más brillante y luego se atenúa en el patrón de los objetos con lentes, analizan los datos para obtener información sobre el tamaño estimado de la estrella.

Según la NASA, este técnica ha permitido hallar 108 exoplanetas.

Imagen directa

Esta imagen compuesta muestra el exoplaneta 2M1207b (la mancha roja en la parte inferior izquierda), orbitando a la estrella enana 2M1207 (centro). Foto: European Southern Observatory

Aunque no sucede muchas veces, en ocasiones los astrónomos pueden obtener imágenes directamente de un exoplaneta, si el planeta es grande, caliente, tiene una órbita grande y está lo suficientemente distante de su anfitrión como para que su luz no sea abrumada por la estrella mucho más brillante. Esto lo hacen a través del telescopio Hubble y del TESS.

Aunque la obtención de imágenes directas de exoplanetas es bastante poco común en la actualidad, los avances futuros en la precisión y profundidad de los telescopios podrían hacer de este un método más confiable y eficaz para observar exoplanetas. El Hubble y el TESS también colaboran con esta técnica.

Con nuevas misiones, como el Telescopio Espacial James Webb (JWST) que se lanzará en un futuro cercano, es solo cuestión de tiempo hasta que se encuentren más exoplanetas a través de imágenes directas.

De acuerdo a registros de la NASA, esta técnica ha contribuido a descubrir 51 planetas.

Astrometría

La página web de la NASA indica que “los cambios Doppler no son la única forma en que los astrónomos pueden encontrar estrellas que se tambalean debido a la gravedad de sus planetas”. Explica que el movimiento también puede ser visible como cambios en la posición aparente de la estrella en el cielo.

En otras palabras, los científicos pueden detectar la posición de la estrella moviéndose en el espacio.

La astrometría, como se llama a este método, es difícil de realizar. Las estrellas se bambolean a una distancia tan pequeña que es muy difícil detectar con precisión el bamboleo de los planetas, especialmente los pequeños, del tamaño de la Tierra.

Para rastrear el movimiento de estas estrellas, los científicos toman una serie de imágenes de una estrella y algunas de las otras estrellas que están cerca de ella en el cielo. En cada imagen, comparan las distancias entre estas estrellas de referencia y la estrella en la que están buscando exoplanetas.

Si la estrella objetivo se ha movido en relación con las otras estrellas, los astrónomos pueden analizar ese movimiento en busca de signos de exoplanetas.

La astrometría requiere una óptica extremadamente precisa y es especialmente difícil de hacer desde la superficie de la Tierra, porque nuestra atmósfera distorsiona y desvía la luz.

Hasta el momento, solo un planeta ha sido descubierto con este método. (I)