NeoFronteras

Una misión con doble objetivo

Área: Espacio — lunes, 23 de noviembre de 2009

Una misión espacial de la ESA para medir la energía oscura también serviría para detectar exoplanetas.

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Esquema del efecto de microlente gravitatoria. Foto: JPL PlanetQuest.

La energía oscura se descubrió gracias a las explosiones de supernova de tipo Ia. Pero este tipo de estudio no es fácil de realizar. Hay que esperar a que se dé una explosión de ese tipo específicamente y tomar los datos antes de que desaparezca. Además, las supernovas que nos darían los mejores datos, correspondientes a una época muy anterior en la cual la energía oscura tenía menos fuerza que la gravedad, se dan a una distancia muy lejana. Hacer este tipo de medidas desde tierra es complicado, costoso y necesita de mucho tiempo en los mejores telescopios.
Por esta razón, y desde hace algún tiempo, se planea lanzar una misión específica para el estudio de la energía oscura.
Saber la naturaleza de la energía oscura, o incluso estar seguros de su existencia, es importante porque si existe determinará el destino último del Universo. Si asumimos que se comporta como una constante cosmológica el Universo se expandirá cada vez más rápidamente. Todas las galaxias salvo las más cercanas desaparecerán más allá del horizonte causal y las pocas vecinas colapsarán localmente en una sola galaxia aislada en un vacío cósmico. Si esta energía oscura es más poderosa que una constante cosmológica el espacio terminará por expandirse tan rápido que hasta los átomos serán desgarrados por la expansión.
Se han propuesto varias misiones espaciales para estudiar esta energía que supuestamente forma el 70% de la energía total del Universo, tanto en la NASA como en la ESA.
El último proyecto de la ESA sobre este objetivo se denomina Euclides y está todavía sin aprobar. Consistiría en un telescopio dedicado al estudio de lentes gravitatorias en lugar de dedicarse a observar supernovas.
Según una propuesta reciente lo mejor en este caso es que con él también se podría detectar exoplanetas, pues éstos producen un efecto de microlente gravitatoria basado en el mismo principio de la Relatividad General y por tanto serviría el mismo instrumental.
Peter Garnavich, de la Universidad de Notre Dame, dice que ambos casos, la energía oscura y el efecto de microlentes gravitatoria, pueden estudiarse con un telescopio de campo amplio optimizado para el infrarrojo.
En Europa los científicos que proponen la misión Euclides creen que el proyecto sería más atractivo, y por tanto más fácil de financiar (sobre todo ahora que parece no haber mucho dinero para estas cosas), si se incluye la búsqueda de exoplanetas, maximizando así el retorno científico de la misión.
Para estudiar la energía oscura, además de estudiar las supernovas, se puede estudiar la manera en la que las galaxias forman cúmulos u observar la distorsión aparente en la forma de las galaxias provocada por la materia existente en la línea de visión. Euclides exploraría esta tercera vía.

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Simulación del camino que recorrerían unos haces de luz a través de una gran región del Universo. Foto: S. Colombi (IAP), CFHT Team.

Para ello se necesita un telescopio que observe una gran porción del cielo con gran precisión.
El proyecto Euclides proviene de dos proyectos anteriores cancelados: DUNE y SPACE, a los que la ESA obligó a unirse. Euclides está actualmente bajo proceso de evaluación y todavía bajo proceso de diseño. Sería un telescopio de 1,2 m de abertura con un sistema óptico de alta resolución. Con él se espera levantar mapas de la distribución de galaxias en el cielo, así como medir el grado de distorsión (de lente gravitatoria débil) provocado cuando la luz, en su viaje hacia la Tierra, cruza el espacio curvado por regiones densas de materia.
Sin necesidad de efectuar ningún cambio técnico podría también servir para detectar eventos de microlente gravitatoria provocados por un mecanismo muy similar al anterior, pero en el que están implicados exoplanetas y estrellas.
Un evento de microlente gravitatoria se da cuando la luz procedente de una estrella del fondo (pertenecientes a nuestra galaxia) es enfocada por otra estrella más cercana que pase por delante de ella (bajo nuestra perspectiva). De este modo, la luz de la estrella se amplifica, aunque en algunos casos el efecto es el contrario. La ganancia en brillo puede ser desde unas pocas veces el brillo original a un factor 1000.
Si hay un exoplaneta orbitando alrededor de la segunda estrella entonces se tiene una ganancia (o disminución) adicional del orden de un 20% o 30%.
Se ha detectado algún exoplaneta con esta técnica, que básicamente explora una zona del cielo y espera a ver si alguna estrella brilla súbitamente más de lo normal. Básicamente sólo hay una oportunidad para detectar un exoplanetas en concreto alrededor de cada estrella que tenga la posibilidad de pasar frente a otra. El evento no se vuelve a repetir en un tiempo razonable.

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La gráfica ilustra cómo cambiaría el brillo de una estrella durante un evento de microlente gravitatoria. Foto: Arnaud Cassan, IAP.

El estudio de los datos obtenidos de este tipo de eventos permite calcular la masa de la estrella, del planeta y la separación orbital entre ambos, además de la distancia al sistema.
Este tipo de eventos se observan sólo cuando la distancia es muy grande y son muy difíciles de estudiar desde tierra, de hecho sólo se han detectado unos pocos exoplaneta con esta técnica usando telescopios en tierra. Usando un telescopio espacial se aumentaría la resolución angular y permitiría estudiar más estrellas, ya que sólo hay una posibilidad en un millón de que se dé este efecto.
Sin embargo, esta técnica tiene la ventaja estadística de ser más sensible a distancias orbitales superiores a una unidad astronómica, por lo que puede revelar la existencia de planetas que no se pueden detectar con otras técnicas (velocidad radial y tránsito). Esto ayudaría a la hora de perfeccionar los modelos de formación planetaria.
Jean-Philippe Beaulieu, del equipo de Euclides, cree que esta misión podría estudiar en tres meses 200 millones de estrellas y detectar 10 planetas similares a la Tierra.

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Esquema en el que se representa en horizontal la distancia orbital de un exoplaneta en UA frente a la masa en vertical en masas terrestres del mismo. Las dos regiones definen los posibles candidatos a ser detectados por Kepler y por Euclides. Los planetas ya detectados por el método de la velocidad radial están representados por puntos negros, mientras que por puntos rojos se representan los exoplanetas ya descubiertos por microlente gravitatoria. Foto: JP Beaulieu IAP & D Bennett Notre Dame.

Ahora mismo la ESA está evaluado 5 misiones, entre ellas Euclides, para seleccionar 2 de ellas, que serían lanzadas entre 2015 y 2025. Sirva este artículo para animar a que finalmente sea aprobada.
Garnavich habla acerca de la política, no siempre noble, dentro de las agencias espaciales. Según él las agencias se dividen en áreas de temas amplios, como por ejemplo “Cosmología” y “Sistema Solar” a la hora de asignar recursos. Cuando aparece un proyecto que puede producir buena ciencia a lo largo de estas divisiones, frecuentemente los imperativos territoriales y la burocracia hacen que los grupos no estén dispuestos a compartir recursos económicos e incluso a trabajar con otro grupo aunque pertenezca a la misma organización.

Fuentes y referencias:
Noticia en Astrobio.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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3 Comentarios

  1. Joabbl:

    Ojalá salga adelante este proyecto de la ESA, sobre todo ahora que la NASA parece haber cancelado su equivalente (JDEM), por cuestiones de dinero, claro. Pero son proyectos a muy largo plazo y muy caros (comparado con las hipotecas basura, claro, que son muy económicas como todos sabemos), así que puede pasar cualquier cosa…

    Saludos

  2. lluís:

    Con la técnica de micro lentes gravitatorias se piensa que podrían ser detectados planetas con masas terrestres alrededor de estrellas de características similares a nuestro Sol, de las que según un estudio recientemente publicado aquí mismo (“Dónde buscar vida inteligente”) podría haber unos diez mil millones en nuestra propia galaxia. Si esto es así, aún parece más interesante el proyecto Euclides, que ya de por sí es muy prometedor.

  3. NeoFronteras:

    Lo interesante es que ambos sistemas se solapan justo en la región en donde está la Tierra como se puede ver la última gráfica, aunque la escala logarítmica puede engañar un poco. Pero en con ambos sistemas se estudian muchos casos que desde el punto de vista biológico no tendrían ninguna posibilidad.

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