En un hito sin precedentes, dos equipos de astrónomos lograron detectar la luz infrarroja de dos planetas extrasolares que previamente habían sido localizados por otros métodos.

En una conferencia de prensa llevada a cabo este martes 22 de marzo, dos equipos de astrónomos anunciaron haber detectado directamente la luz infrarroja proveniente de dos planetas ya conocidas que orbitan estrellas distantes. Su descubrimiento abre toda una nueva frontera para el estudio de los planetas extrasolares, puesto que a partir de ahora los investigadores podrán medir y comparar directamente varias características planetarias, tales como su color, reflectividad, y temperatura.

Estas imágenes generadas por computadora muestran la diferencia entre observar a un planeta en luz visible (izquierda) y en luz infrarroja (derecha). En la luz visible, el planeta queda prácticamente oculto por la luz brillante que proviene de la estrella, pero en el infrarrojo puede ser distinguido. En esta simulación, la luz visible del planeta está muy exagerada; en realidad, sería casi completamente invisible.Crédito: NASA / JPL / Caltech – R. Hurt

Hasta la fecha se han encontrado por lo menos 130 planetas en órbita alrededor de otras estrellas, utilizando un método que detecta un ligero bamboleo en las posiciones de las estrellas u otro que examina las variaciones en la intensidad de la luz cuando un planeta pasa frente a su primaria.

Los dos planetas objeto del estudio actual fueron detectados inicialmente por estos métodos indirectos. Uno de ellos, HD 209458b, orbita una estrella que se encuentra a 153 años luz de distancia en la constelación de Pegaso, mientras que el otro, TrES-1, se encuentra aún más lejos, a 489 años luz de distancia en la constelación de la Lira.

Según sus tipos espectrales, HD 209458b orbita una estrella muy parecida a nuestro Sol, mientras que la estrella de TrES-1 es más pequeña y fría.

Esquema simplificado que muestra cómo varía el brillo de un sistema estrella-planeta cuando este último es eclipsado por la estrella. Los falsos colores representan imágenes en infrarrojo. Crédito: NASA / JPL / Caltech – R. Hurt

Los equipos de investigadores, uno liderado por David Charbonneau del Centro para Astrofísica Harvard-Smithsoniano (que estudió a TrES-1) y otro dirigido por Drake Deming del Centro Goddard de Vuelo Espacial (que investigó a HD 209458b) utilizaron métodos similares: observar el cambio de intensidad de la luz cuando el planeta pasa detrás de la estrella. Sustrayéndola de la intensidad de la suma total de la estrella y del sistema planetario, medida con anterioridad al tránsito posterior, lograron una detección directa de la radiación proveniente del planeta caliente.

Si bien los dos equipos utilizaron al Telescopio Espacial Spitzer y sus métodos fueron iguales, los instrumentos empleados fueron distintos: Deming utilizó el Fotómetro Multibanda de Imágenes y Charbonneau usó la Cámara de Conjunto Infrarrojo.

Ambos planetas son gigantes gaseosos similares a Júpiter, pero son “Júpiteres calientes”, puesto que están muy cerca de sus estrellas primarias y absorben tanto calor que emiten fuertemente en el infrarrojo. Los dos están más cerca de sus estrellas que Mercurio, y recorren completamente sus órbitas en apenas unos tres días. Las fuerzas de marea hacen que sus períodos de rotación sean iguales al de traslación, de modo que siempre muestran el mismo hemisferio a su estrella, de la misma forma en que la Luna muestra siempre su misma cara a la Tierra.

Basados en su radiación infrarroja, el equipo de Deming determinó que la temperatura de HD 209458b alcanza los 857ºC (+- 150ºC), mientras que el equipo de Charbonneau estima que la temperatura de TrES-1 llega a los 787ºC (+- 50ºC).

TrES-1

Concepción artística de TrES-1 orbitando a apenas 6 millones de kilómetros de su estrella. Crédito: David A. Aguilar (CfA)

“Los planetas como TrES-1 son diminutos y débiles comparados con sus estrellas, pero una cosa que no pueden esconder es su calor”, dijo Charbonneau. “Somos como detectives. Algunas pistas previas nos dijeron que allí debía haber un planeta, así que nos pusimos nuestros “anteojos infrarrojos” y de pronto, saltó ante nuestra vista”.

La luz infrarroja presenta una ventaja puesto que la estrella brilla, en luz visible, unas 10 000 veces más que el planeta, mientras que en el infrarrojo es apenas 400 veces más luminosa, lo que hace que resulte más fácil distinguir la débil radiación del planeta. Los astrónomos comparan este trabajo con el intento de localizar una luciérnaga que se encuentre junto a un reflector.

“Fue una experiencia asombrosa el comprender que estábamos viendo el resplandor de mundos lejanos”, agregó. “Cuando vi los datos primera vez, me sentí en éxtasis”.

“Distinguir la señal de TrES-1 fue a la vez un reto y una emoción”, dijo Lori Allen, una miembro del equipo de Charbonneau. “Estábamos viendo realmente la luz de otro mundo que se encontraba a cientos de años luz de nosotros, girando alrededor de una estrella muy parecida al Sol”.

HD 209458b

Un descubrimiento significativo del grupo de Deming es que el eclipse de HD 209458b detrás de su estrella ocurre exactamente a medio camino de su órbita, lo que significa que ésta es muy probablemente circular, en lugar de elíptica (podría serlo, sin embargo, si el eje mayor de la elipse apuntara directamente hacia la Tierra, lo que sería una coincidencia notable, dijeron los investigadores). Este hallazgo refuta una hipótesis de que el planeta presentaba una órbita elíptica debido a la presencia de otro planeta en el sistema. Una órbita de ese tipo habría calentado al planeta a causa de las variaciones de marea, pero ahora este mecanismo ha sido descartado. El descubrimiento no elimina la posibilidad de existencia de otros planetas, sino solamente de aquellos que pudieran estar en ciertas posiciones.

HD 209458b (al que algunos llaman, informalmente, Osiris) ostenta todo un récord de “primeros”: fue el primer planeta extrasolar que se vio transitar frente a su estrella (después de haber sido detectado en 1999 por el método de velocidad radial); fue el primero que se observó con una atmósfera de hidrógeno en evaporación (en 2003); fue el primero (en 2004, observado por el Telescopio Espacial Hubble) en cuya atmósfera se detectó oxígeno y carbono.

El futuro de la búsqueda de exoplanetas

Charbonneau apunta rápidamente que el logro de detectar la luz de un planeta extrasolar es solo el comienzo. “Hemos capturado nuestra primera luciérnaga. Ahora queremos estudiar todo un enjambre de ellas”.

Los astrónomos esperan que la red de Inspección Trans-Atlántica de Exoplanetas (TrES = Trans-Atlantic Exoplanet Survey), que fue la que localizó a TrES-1, descubra nuevos “Júpiteres calientes”. Esta red con base en tierra está diseñada para localizar planetas que giren alrededor de estrellas brillantes, y que pueden ser más tarde mejor estudiados por Spitzer y otros instrumentos. Al comparar muchos de ellos, los investigadores esperan determinar cuáles son los gases que componen sus atmósferas y cómo fue afectada su composición según la forma y el momento en que se formaron.

“Nunca imaginamos que hallaríamos planetas tan extraños y variados. ¿Quién sabe qué nuevos mundos están esperándonos ahí fuera?”, finalizó Charbonneau.

Telescopio Espacial Infrarrojo Spitzer. Crédito: NASA / JPL Caltech

Artículo original en inglés de la Universidad de Cornell.

Artículo original en inglés del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsoniano.

Artículo original en inglés de NASA / JPL.

Heber Rizzo Baladán
Marzo 23, 2005


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