Un nuevo estudio ofrece la estimación más aproximada de la frecuencia en la que planetas similares a la Tierra en tamaño y en una similar a la que orbitan similar a la que orbitamos el Sol.
Conocer el ratio de existencia de estos planetas potencialmente habitables será importante para diseñar futuras misiones astronómicas que definan planetas cercanos rocosos alrededor de estrellas como el Sol que puedan albergar vida. Un artículo en el Astronomical Journal apareció el 14 de Agosto.
Miles de planetas han sido descubiertos por el telescopio espacial Kepler de la NASA, que fue lanzado en 2009 y retirado por la NASA en 2018 cuando se acabaron sus reservas de combustible, habiendo observado cientos de miles de estrellas e identificado planetas fuera de nuestro sistema solar -exoplanetas- registrando sus tránsitos. Los tránsitos suceden cuando la órbita de un planeta pasa entre su estrella y el telescopio bloqueando parte de la luz de la estrella de forma que parece brillar menos. Midiendo como se reduce el brillo, la duración entre los tránsitos y usando la información sobre las características de la estrella los astrónomos pueden determinar el tamaño de la estrella y la distancia entre el planeta y su estrella.
Kepler descubrió planetas de muy diversos tamaños, composiciones y órbitas", dijo Eric B. Ford, profesor de astronomía y astrofísica en Penn State y uno de los líderes del equipo de investigación. "Queremos usar estos descubrimiento para mejorar nuestra compresión de la formación de planetas y planificar futuras misiones para buscar planetas que podrían ser habitables. De todas formas, sólo contar exoplanetas de un tamaño determinado o distancia orbital es incorrecto, ya que es mucho más difícil encontrar pequeños planetas lejos de su estrella que encontrar planetas grandes cerca de ella".
Para superar esa dificultad, los investigadores han diseñado un nuevo método para deducir el ratio de planetas a través de un amplio abanico de tamaños y distancias orbitales. El nuevo modelo simula "universos" de estrellas y planetas y entonces "observa" esos universos simulados para determinar cuantos de esos planetas habrían sido descubiertos por Kepler en cada "universo".
Hemos usado el catálogo final de planetas identificados por Kepler y mejorado las propiedades de las estrellas con la nave Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA) para construir nuestras simulaciones", dijo Danley Hsu, estudiante de graduado de la Penn State y autor principal del artículo. "Comparando los resultados con los planetas catalogados por Kepler, hemos definido el ratio de planetas por estrella y como esto depende del tamaño del planeta y su distancia orbital. Nuestra nueva aproximación permitió al equipo tener en cuenta algunos defectos que no se habían incluido en estudios previos".
Los resultados de este estudio son especialmente relevantes para planificar futuras misiones espaciales que identifiquen planetas potencialmente similares a la Tierra. Aunque la misión Kepler descubrió miles de pequeños planetas, la mayoría están tan lejos que es difícil para los astrónomos aprender detalles de su composición y atmósfera.
Los científicos están especialmente interesados en buscar biomarcadores -moléculas indicativas de vida- en la atmósfera de planetas algo similares en tamaño a la Tierra y que orbiten en la "zona habitable" de estrellas similares al Sol", explica Ford. "La zona habitable es un rango de distancias orbitales que podría permitir agua líquida en la superficie. Buscar evidencia de vida en planetas del tamaño de la Tierra en a zona habitable de estrellas similares al Sol necesitará una nueva gran misión espacial".
Como de grande necesita ser esa misión depende de la abundancia de planetas similares a la Tierra. la NASA y la Academia Nacional de Ciencia están actualmente explorando conceptos de misión que difieran sustancialmente en tamaño y capacidades. Si los planetas de tamaño terrestre son raros, entonces los planetas como la Tierra más cercanos serán mayores y más lejanos, y se necesitará una misión más ambiciosa para buscar evidencias de vida en planetas potencialmente similares a la Tierra. Por otro lado, si los planetas de tamaño terrestre son comunes, habrá planetas como la Tierra orbitando más cerca de sus estrellas y un observatorio relativamente pequeño podría estudiar sus atmósferas.
Mientas que la mayoría de las estrellas que Kepler observó suelen estar a miles de años luz del Sol. Kepler observó un número suficientemente grande como para poder realizar un análisis estadístico riguroso para calcular el porcentaje de planetas del tamaño de la Tierra en la zona habitable de estrellas como el Sol cercanas", dice Hsu.
Basándose en sus simulaciones, los investigadores creen que planetas cercanos al tamaño de la Tierra -de 0.75 a 1,5 su tamaño-, con periodos que vayan de 237 a 500 días, se encuentran en aproximadamente una de cada cuatro estrella. Muy importante es que su modelo cuantifica la incertidumbre en una estimación. Recomiendan que las futuras misiones de búsqueda de planetas se planifique para un rango que va desde un planeta para cada 33 estrellas, hasta tan bajo como un planeta cada 2 estrellas.
"Conocer la frecuencia de encontrar planetas que podemos esperar para planetas de un tamaño y periodo orbital determinado determinado es muy útil para optimizar búsquedas de exoplanetas y diseñar las futuras misiones espaciales maximizando la probabilidad de éxito" señala Ford. "Penn State es líder en la elaboración de métodos computacionales avanzados de análisis de observaciones astronómicas que resuelvan este tipo de preguntas. Nuestro Instituto de CiberCiencia (ICS) y el Centro de Astroestadísticas (CASt) ofrecen la infraestructura y apoyo que hacen este tipo de proyectos posible".
