Cacería de planetas extrasolares

El telescopio espacial Webb permitirá estudiar de cerca las

recién descubiertas "super Tierras"; planetas que son más

grandes que la Tierra pero más pequeños que Neptuno.

Enero 14, 2010: El Telescopio Espacial James Webb, principal observatorio de la próxima década, será lanzado en 2014 con el objetivo de practicar la "caza mayor"; es decir, buscar las primeras estrellas y galaxias que se formaron en el universo. No obstante, la "caza menor" podrían resultar ser igualmente interesante. Los astrónomos han comenzando a darse cuenta de que el telescopio infrarrojo más grande del mundo será también un astuto cazador de planetas que circundan estrellas lejanas.

"El telescopio Webb fue concebido inicialmente para buscar las primeras galaxias y abordar los grandes interrogantes de carácter cosmológico asociados con ellas, pero ahora sabemos que también podrá hacer importantes contribuciones a la cacería de planetas", dice Mark Clampin, del Centro Goddard para Vuelos Espaciales, de la NASA. "Los exoplanetas son extremadamente emocionantes. El campo cambia, literalmente, día a día. No hace mucho, ofrecí una charla sobre el tema de los exoplanetas y, en el intervalo de tiempo entre escribir mis notas y dar la charla, ¡los astrónomos habían anunciado 30 planetas nuevos!"

Derecha: Concepto artístico de un exoplaneta. Crédito de la imagen: ESO. [Más información]

El telescopio Webb es el instrumento por excelencia para llevar a cabo estudios de seguimiento detallados y de alta precisión de estos nuevos planetas que otros telescopios han hecho salir de su escondite. Son planetas escurridizos; se esconden en el resplandor de sus propios "soles".

"Es como tratar de encontrar el destello de una luciérnaga en el haz de luz de un faro", dice Jonathan Gardner, quien es el investigador principal adjunto del Proyecto Webb, en el centro Goddard. "¡Pero hay maneras de hacerlo!"

Una de ellas es la llamada "ciencia de tránsito", la cual consiste en estudiar la luz que llega desde una estrella cuando un planeta se encuentra pasando justo frente a ella.

"El telescopio Webb medirá la totalidad de la luz emitida por la estrella, para luego medir la cantidad de luz emitida cuando el planeta cruza frente a ella", explica Gardner. "Este telescopio puede, incluso, detectar cambios en la luminosidad, los cuales se producen cuando el planeta pasa detrás de la estrella. Junto con mediciones Doppler adquiridas mediante estudios llevados a cabo en la Tierra, toda esta información nos ayuda a determinar la masa y el radio del planeta, para que luego los astrónomos puedan comenzar a pensar en la composición del mismo".

Abajo: El tamaño es una de las ventajas clave durante la cacería de planetas, y Webb es un telescopio verdaderamente enorme. A la izquierda, vemos el espejo del telescopio Webb comparado con el del Hubble y, a la derecha, se muestra un modelo en tamaño real del telescopio Webb colocado sobre terreno del Centro Goddard para Vuelos Espaciales, ubicado en Maryland. [Imagen ampliada]

"Durante el tránsito, también podemos hacer espectroscopía", continúa Gardner. "Tomamos una medida del espectro de luz de la estrella antes de que ocurra el tránsito, y lo hacemos de nuevo mientras la luz estelar se filtra a través de la atmósfera del planeta durante el tránsito".

La luz de la estrella va cambiando a medida que pasa a través de la atmósfera del planeta.

"Comparando los dos espectros de la estrella (durante y después del tránsito), podemos extraer el espectro del planeta, y de este modo podemos aprender sobre su atmósfera", dice Clampin. "Para poder utilizar los elementos del espectro con el fin de identificar características específicas, debemos recoger muchísima luz infrarroja (mil millones o más fotones). El telescopio Webb es perfecto para este tipo de estudio".

El área enorme que tiene el telescopio para recolectar la luz, de aproximadamente 25 m², logra acumular la cantidad necesaria de fotones. Y como el telescopio Webb será mantenido a temperaturas extremadamente frías, gracias a sus enormes parasoles y a su ubicación en el punto de Lagrange L2, no habrá peligro de que fuentes externas de calor contaminen las señales que reciba del cosmos.

Derecha: El método de tránsito utilizado por el telescopio Webb no sólo permitirá el hallazgo de planetas, sino también la construcción de mapas de manchas estelares. [Imagen ampliada]

"Estamos encantados con la ciencia que nos permite hacer el telescopio Hubble, pero necesitamos un trasfondo térmico bajo para poder observar los objetos infrarrojos tenues que queremos ver", dice Clampin. "Y, como el Hubble no es un telescopio muy frío, pasado cierto punto comienza a mirar su propia huella térmica".

"El Webb nos mostrará el aspecto que tiene el 'zoológico de exoplanetas'. Este telescopio será útil para observar y tomar el espectro de los planetas gigantes gaseosos, y además nos permitirá recoger datos espectrales de planetas más pequeños, del tamaño de Neptuno aproximadamente. Nuestro telescopio también nos dará la posibilidad de estudiar de cerca las recién descubiertas 'súper Tierras' (planetas que son más grandes que la Tierra pero más pequeños que Neptuno)".

Webb podrá hallar, incluso, planetas por su propia cuenta. "Utilizando una técnica llamada coronografía, el telescopio Webb buscará gigantes planetas gaseosos", dice Gardner. "La luz de una estrella es tan brillante que sobrepasa el brillo de cualquier planeta cercano por entre un millón y mil millones de veces a uno; no obstante, en el interior de tres de las cuatro cámaras del telescopio Webb hay un punto oscuro a través del cual la luz no puede pasar. Colocaremos la estrella detrás del punto oscuro de modo tal que podamos ver el planeta ubicado al lado de la estrella. Es como cuando un automóvil se desplaza en nuestra dirección, en plena noche, con sus luces altas encendidas, y utilizamos la mano para bloquear el rayo de luz y así poder ver la carretera".

"Nuestra meta final es buscar evidencia química de vida en algunos de estos planetas nuevos. Aunque todavía no estamos muy seguros de cuán bien podremos hacerlo".

"¿Podrá el telescopio Webb encontrar señales de vida en un planeta parecido a la Tierra?", pregunta Clampin. "La respuesta es, probablemente no. Un verdadero gemelo de la Tierra sería demasiado pequeño como para emitir suficiente luz infrarroja desde su atmófera de modo tal que el Webb pueda recogerla".

"Sin embargo, cada vez que los científicos realizan comentarios de este tipo, alguien termina probando que están equivocados. La ciencia de tránsito está cambiando tan rápidamente que es difícil señalar con exactitud qué maravillas se descubrirán mediante la cacería del telescopio Webb".