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Enviado por : Heber Rizzo 2007-02-22 23:05:00 Descifran la luz de planetas extra-solares
En una notable hazaña científica, los investigadores de Spitzer han logrado capturar y estudiar los espectros de dos planetas gigantes que se encuentran en otros sistemas planetarios. Árido, caliente y nuboso Abajo vemos una representación artística de un mundo nuboso tipo Júpiter que orbita muy cerca de su ardiente estrella central. El Telescopio Espacial Spitzer de la NASA capturó recientemente los espectros (es decir, las “huellas dactilares” moleculares) de dos planetas del tipo denominado “Júpiter caliente” tal como el que aquí se muestra.
Estas impactantes observaciones fueron llevadas a cabo con el espectrógrafo de Spitzer, que descompone la luz infrarroja en sus longitudes de onda básicas, revelando las “huellas dactilares” de moléculas que allí están “impresas”. Spitzer estudió dos planetas: HD 209458b y HD 189733b, y en ambos casos se descubrió, sorprendentemente, que no tenían agua en sus atmósferas. Los resultados sugieren que los calientes planetas están cubiertos por una gruesa capa de nubes altas áridas, que están ocultando el agua que yace por debajo. Además, HD 209458b mostró indicios de silicatos, sugiriendo que estas nubes altas del planeta contienen partículas muy finas parecidas a la arena. La obtención de los espectros de los dos planetas tipo “Júpiter caliente” no fue sencilla. Los planetas no pueden ser distinguidos de sus estrellas y en cambio aparecen para los telescopios como simples borrones luminosos. Una forma de soslayar esto es a través de lo que se conoce como la técnica de eclipse secundario. En este método, los cambios de la luz total proveniente de un así llamado sistema de planeta en tránsito se miden cuando el planeta es eclipsado por su estrella, desapareciendo de nuestro punto de vista terrestre. La disminución en la luz que se observa puede ser atribuida entonces únicamente al planeta. Esta técnica, utilizada por primera vez por Spitzer para detectar directamente la luz de un exo-planeta, por ahora funciona solamente en las longitudes de onda del infrarrojo, donde las diferencias en luminosidad entre el planeta y la estrella son menores, y la luz del planeta es más fácil de detectar. Por ejemplo, si el experimento ha sido realizado en luz visible, la luz total del sistema parecería inalterada, aún si el planeta desaparece de la luz. Para capturar el espectro de los planetas, Spitzer observó sus eclipses secundarios con su espectrógrafo. Tomó un espectro de la estrella junto con su planeta, y luego, cuando el planeta desapareció de la vista, tomó un espectro de la estrella sola. Al restar el espectro de la estrella del espectro de la estrella y del planeta juntos, los astrónomos pudieron determinar el espectro del propio planeta. Ninguna de las estrellas centrales de HD 209458b o de HD 189733b puede ser observada a simple vista. HD 209458b se encuentra a unos 153 años luz de distancia en la constelación del Pegaso, mientras que HD 189733b se ubica aproximadamente a 62 años luz de distancia en la constelación de Vulpécula. Ambos planetas giran alrededor de sus estrellas en órbitas muy pequeñas: HD 209458b la recorre en 3,5 días, mientras que HD 189733b completa la suya en apenas 2,2 días. De los aproximadamente 200 exo-planetas que se conocen, hay 12 (además de HD 209458b y HD 189733b) cuyas órbitas están inclinadas de tal forma que, desde nuestro punto de vista, pasan por delante de sus estrellas. Al menos tres de estos exo-planetas de tránsito son lo suficientemente luminosos como para seguir los pasos de HD 209458b y HD 189733b y revelar sus espectros infrarrojos a Spitzer. Los astrónomos esperan utilizar en el futuro al espectrógrafo de Spitzer para estudiar nuevamente a HD 209458b y a HD 189733b con más detalle, y examinar por primera vez a algunos de los otros candidatos. Cómo capturar el espectro de un exo-planeta El diagrama que se muestra más abajo muestra cómo los astrónomos que utilizan al Telescopio Espacial Spitzer de la NASA pueden capturar el esquivo espectro de planetas tipo “Júpiter caliente”.
Un espectro es la luz de un objeto que ha sido descompuesta en sus componentes (longitudes de onda) básicos. Al diseccionar la luz de esta forma, los científicos pueden examinarla y descubrir claves sobre la composición que emite la luz. Para obtener el espectro de un objeto, primero es necesario capturar su luz. Los planetas tipo “Júpiter caliente” están tan cerca de sus estrellas que incluso los telescopios más poderosos no pueden distinguir su luz de la luz proveniente de las mucho más luminosas estrellas. Pero hay algunos pocos sistemas planetarios que permiten a los astrónomos medir la luz del planeta utilizando una técnica astuta. Estos sistemas “de tránsito” están orientados de tal forma que, desde nuestro punto de vista, las órbitas de los planetas son observadas “de canto” y cruzan directamente por delante y por detrás de sus estrellas. Con esta técnica, conocida como “método de eclipse secundario”, los cambios en la luz infrarroja total proveniente de un sistema estelar son medidos cuando su planeta transita detrás de la estrella, desvaneciéndose de nuestra vista. La disminución de la luz observada puede ser entonces atribuida únicamente al planeta. Para obtener el espectro del planeta, Spitzer debe observar dos veces al sistema. Toma primero el espectro de la estrella junto con el planeta (primer panel) y luego, cuando el planeta desaparece de la vista, toma el espectro de la estrella sola (segundo panel). Al restar el espectro de la estrella del espectro combinado de la estrella más el planeta, se puede conseguir el espectro del planeta solo (tercer panel). Esta notable técnica fue utilizada por Spitzer para obtener los primeros espectros jamás conseguidos de dos planetas que se encuentran más allá de nuestro sistema solar. Descifrando el código de planetas lejanos El conjunto de datos infrarrojos (el espectro) obtenido por el Telescopio Espacial Spitzer que vemos a continuación informa a los astrónomos que un lejano planeta distante, un “Júpiter caliente” llamado HD 209458b, podría estar cubierto por nubes altas. Es uno de los primeros espectros obtenidos de un mundo extra-solar.
Un espectro se crea cuando un instrumento llamado espectrógrafo descompone la luz proveniente de un objeto en un arco iris de diferentes longitudes de onda. Las ondulaciones o patrones dentro del espectro indican la presencia o ausencia de moléculas en la composición del objeto. Cuando los astrónomos observaron por primera el espectro que vemos más arriba, quedaron sorprendidos. No se parecía en nada a lo predicho por los teóricos. Por ejemplo, se pensaba que habría firmas de agua en las longitudes de onda que se encontraban entre los 8 a los 9 micrones. El hecho de que el agua no fuera detectada indica que se encuentra escondida debajo de una espesa capa de nubes altas y secas. Además, el espectro muestra signos de polvo de silicato (gránulos diminutos de arena) en las longitudes de onda de entre 9 a 10 micrones. Esto sugiere que los cielos del planeta podrían estar repletos de nubes altas de polvo, algo completamente diferente a lo que se puede ver en nuestro propio sistema solar. También se descubrió una firma molecular no identificada en los 7,78 micrones. Futuras observaciones que utilicen el espectrógrafo de Spitzer podrían ser capaces de determinar la naturaleza de este misterioso rasgo. El espectro fue producido por el Dr. Jeremy Richardson del Centro Goddard de Vuelo Espacial de la NASA en Greenbelt, Maryland, y por sus colegas. Los datos fueron obtenidos con el espectrógrafo infrarrojo de Spitzer los días 6 y 13 de julio de 2005. Datos del objeto: Nombre: HD 209458b Tipo de objeto: Exo-planeta de tránsito Posición (J2000): RA: 22 03 10.7; Dec.: +18 53 04 Distancia: 47 parsecs (153 años luz) Constelación: Pegaso El Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en Pasadena, California, gerencia la misión Telescopio Espacial Spitzer para el Directorio de Misiones Científicas de la NASA en Washington. Las operaciones científicas son llevadas a cabo en el Centro de Ciencia Spitzer en el Instituto de Tecnología de California (Caltech). Caltech gerencia a JPL para la NASA. El espectrógrafo infrarrojo de Spitzer fue construido por la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York. Su desarrollo fue dirigido por el Dr. Jim Houck de Cornell.
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