NeoFronteras

Primera luz de ESPRESSO

Área: Espacio — viernes, 8 de diciembre de 2017

Entra en funcionamiento el nuevo espectrógrafo de ESO.

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Los primeros exoplanetas en ser detectados fueron planetas gaseosos gigantes. Fue así porque, con la tecnología de hace 20 años, sólo se podían detectar planetas muy masivos por el método de la velocidad radial.

El método de la velocidad radial se basa en que el planeta tira gravitatoriamente de su estrella, además de que esta haga otro tanto. Este tirón es más intenso cuanto mayor sea la masa del planeta. De este modo, la estrella se bambolea un poco según el planeta la orbita. Por tanto, aunque no veamos el planeta, sí podemos inferir su existencia a partir del movimiento que induce en su estrella.

El movimiento de la estrella se puede medir gracias al efecto Doppler, o, lo que es lo mismo, gracias al desplazamiento de las líneas espectrales que aparecen en el espectro que se toma de la estrella. De tal modo que, si apuntamos con un telescopio a la estrella y acoplamos a este un espectrómetro lo suficientemente preciso, podemos saber que hay un planeta, saber sus parámetros orbitales y estimar su masa.

Este método de la velocidad radial funciona mejor cuanto más de canto está la órbita del planeta respecto a nosotros, más cerca orbita el planeta de su estrella y, como hemos dicho antes, más masivo es el planeta respecto a su estrella.

El ESO tiene un par de espectómetros muy precisos con los que se han descubierto o confirmado muchos exoplanetas, en Chile y en las Islas canarias. A estos se les denominó HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) y HARPS-N (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher for the Northern hemisphere). Son instrumentos muy precisos que se mantienen en atmósfera y temperatura controlada, de tal modo que cuando se abre la puerta para labores de mantenimiento se necesitan muchas horas para poder volver a usarlos.

Con HARPS y espectrómetros similares se pueden medir velocidades radiales de 1 metro por segundo, es decir, la velocidad de un hombre andando. Esta precisión es suficiente para detectar muchos tipos de planetas, incluso planetas de tipo rocoso que orbiten estrella enanas rojas, que tienen poca masa. Para hacernos una idea, Júpiter mueve al Sol unos 13 m/s, mientras que la Tierra sólo lo consigue en 9 cm/s. Así que 1 m/s no era suficiente para detectar otros planetas interesantes, como, por ejemplo, un análogo a la Tierra en otro sistema planetario con una estrella similar al Sol. Es aquí en donde entra ESPRESSO (Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations).

Además de la pericia de los chicos de ESO para buscar buenos acrónimos, está la habilidad de construir un espectógrafo de este estilo que alcance la posibilidad de medir velocidades radiales de 10 centímetros por segundo o menos. Algo, absolutamente inaudito. ESPRESSO, que ya está instalado y ha observado su primera luz, detectará exoplanetas rocosos con una precisión sin precedentes gracias a esos minúsculos cambios en la luz de sus estrellas anfitrionas. Además, y por primera vez, será el primer instrumento de su tipo en poder combinar la luz de los cuatro telescopios VLT que el ESO tiene en Chile.

Para poder alcanzar esta precisión ha sido necesario mejorar la tecnología de los peines láser, que proporcionan un conjunto tupido de frecuencias de referencias precisas contra las que medir las observadas.

Lo malo de este método es que con él no se puede conocer el tamaño del exoplaneta, dada importante a la hora de saber su densidad y, por tanto, de si se trata de un planeta rocoso o uno gaseoso como Júpiter. El dato del tamaño se puede inferior por el método del tránsito, si es que el exoplaneta en cuestión transita según nuestra perspectiva.

ESPRESSO será capaz de detectar fácilmente supertierras alrededor de estrella como el Sol o incluso planetas como la Tierra en sistemas con estrellas un poco más ligeras que el Sol.

“Este éxito es el resultado del trabajo de muchas personas durante 10 años. ESPRESSO no sólo es la evolución de nuestros anteriores instrumentos, como HARPS. El que tenga una mayor resolución y una mayor precisión hace que sea revolucionario. Y, a diferencia de los anteriores instrumentos, puede explotar toda la capacidad colectora de luz del VLT, ya que puede utilizarse con los cuatro telescopios unitarios del VLT al mismo tiempo para simular un telescopio de 16 metros. ESPRESSO será insuperable durante, al menos, una década. ¡Ahora estoy deseando descubrir nuestro primer planeta rocoso!”, dice Francesco Pepe (Universidad de Ginebra, Suiza).

ESPRESSO, además de detectar planetas con una precisión si precedentes y medir sus atmósferas en caso de tránsito, será una de las herramienta más potente del mundo para comprobar si las constantes físicas de la naturaleza han cambiado a lo largo de la evolución del Universo. Algunas teorías predicen pequeños cambios en esas constante, pero, hasta ahora nunca se han observado de manera convincente.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=5871

Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
espresso
Foto: ESO/P. Horálek.

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

  1. Albert:

    Gracias por informar :)
    Relacionado con exoplanetas, leo que:
    “…la NASA organizará una teleconferencia mediática a la 1 p. m. EST el jueves 14 de diciembre, para anunciar el último descubrimiento hecho por su telescopio espacial cazaplanetas Kepler. El descubrimiento ha sido realizado por los investigadores usando el aprendizaje automático de Google…”
    Estoy intrigado, ¿Tenéis alguna idea de lo que anunciarán?
    https://www.nasa.gov/press-release/nasa-hosts-media-teleconference-to-announce-latest-kepler-discovery
    Gracias y saludos.

  2. Miguel Ángel:

    Pues me he puesto a buscar, pero de momento no he encontrado rumores. Lo bueno es que son solo 4 días.
    Muchas gracias por ponernos al corriente, amigo Albert.

  3. tomás:

    El efecto Doppler supongo que se manifiesta más significativamente con el movimiento de acercamiento y alejamiento del la estrella respecto a la Tierra; así que debe ser mínimo si el plano de la órbita es perpendicular a la visual.

  4. Javier:

    Cierto Tomas, yo he pensado en lo mismo. ¿Cómo harán para saber exactamente que masa tiene el cuerpo que órbita la estrella si no saben exactamente hacia donde se mueve? Supongo que tal medición solo se aplicará a la proyección paralela a la visual, entonces, 1m/s podrían ser 15m/s, si el plano de órbita, como tu dices, es casi perpendicular a la visual… ¿me estoy equivocando en algo?

  5. tomás:

    Pues no sé si nos estamos equivocando en algo porque, en contrapartida, si el plano de órbita del planeta es paralelo a la visual podría verse por el método del tránsito, a no ser sea demasiado pequeño para nuestros medios. Pero si fuese así, muy pequeño, su acción sobre la estrella, sería mínima.
    De todas formas, me suena que se pueden hacer cosas como tapar la estrella, pero no el planeta que, al estar iluminado por ella, debe reflejar un espectro y así, poder saber algo más sobre él.
    Pienso que según la orientación de la órbita, la masa del planeta y la de la estrella, la distancia entre ellos, si hay uno, dos o varios planetas, etc., nuestros muy versados astrónomos, elegirán el método más apropiado.
    Un saludo.

  6. Albert:

    Tomás, Javier, echad un vistazo a esta web en la que hay un tutorial sencillo sobre las bases de detección de exoplanetas:
    https://media4.obspm.fr/public/VAU/masa/binario/exoplaneta/INTRODUCTION/index.html
    Saludos.

  7. NeoFronteras:

    Con el método de velocidad radial se puede determinar la masa del planeta, pero con un error bastante grande. A veces sólo se determina con seguridad una cota a la misma.
    El método funciona siempre y cuando el sistema planetario esté más o menos de canto, aunque en este aspecto no es tan exigente como el método de tránsito.
    Hay un instrumento llamado coronógrafo que tapa la luz de la estrella para poder ver sus planeta. Este funciona mejor en el espacio y no depende de la orientación del sistema. La misión WFIRST de la NASA, que iba a usar este sistema, tiene problema presupuestarios y posiblemente el coronógrafo se caiga del diseño final del telescopio.

  8. lluís:

    Me parece muy interesante el hecho de que se pueda comprobar si las constantes físicas (pi, seguro que no y en general otras constantes matemáticas)han ido cambiando a lo largo de la evolución del Universo. De haberse dado tales cambios, podrían revelarse algunas cuestiones sobre nuestro Universo. Sería impresionante descubrir, por ejemplo, que constantes físicas fundamentales como la de Gravitación universal, la de la velocidad de la luz en el vacío, la de permitividad del vacío, la de las cargas elementales del electrón y del protón,y otras, fueron ligeramente distintas en el pasado de nuestro universo.

  9. tomás:

    Dices, amigo Lluís: “el hecho de que se pueda comprobar…”.¿De verdad se puede hacer eso? ¿O quieres decir “… se pudiera comprobar…”.

  10. lluís:

    tomás,creo que se puede comprobar con esa absolutamente sorprendente precisión de ESPRESSO. Todos los secretos están en luz y cuanto más antigua mejor.

    Una abrazo, querido amigo.

  11. Miguel Ángel:

    Por cierto, ¿ cuál es la noticia de la NASA que mencionaba Albert?, ¿la del exoplaneta que han descubierto usando inteligencia artificial?

  12. NeoFronteras:

    Estimado Miguel Ángel:
    Está ya aquí: http://neofronteras.com/?p=5887

  13. NeoFronteras:

    Efectivamente, Lluís, los datos espectrales dependen de esas constantes. Cuanto mejor se midan las relaciones entre líneas espectrales de objetos distantes mejor veremos si hay cambios en esas constantes al compararlo con objetos cercanos o con el laboratorio.

  14. tomás:

    Gracias, Lluís, por tu 10 y gracias, Neo, por tu 14 que contesta a Lluís, pero que me permite comprender.
    Abrazos a ambos.

  15. tomás:

    ¡Caramba! Podría jurar que el último de Neo era el 14, pero es el 13. Se ve que con demasiada frecuencia leo más deprisa y con menos atención de lo que debiera. Mil perdones.

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