NeoFronteras

Diversas noticias recientes sobre los planetas más allá de nuestro Sistema Solar y cómo caracterizarlos.

Se conocen unos 3500 exoplanetas fuera de nuestro Sistema Solar. Muchos de ellos han sido descubiertos por el método de tránsito. Antes de este tipo de descubrimientos, los humanos creíamos que los planetas que hubiera por ahí fuera debían de ser similares a los de nuestro sistema.

Pero durante estos 20 años de investigación sobre este tema, hemos descubierto que la variedad de planetas es mucho más rica que lo que se creía. Entre otras cosas, ahora sabemos que hay muchas supertierras, que son planetas rocosos con un tamaño y masa mayor que la Tierra, pero menor a la de Neptuno. Son un misterio porque no sabemos cuándo estos planetas dejan de ser planetas rocosos para pasar a ser planetas con una atmósfera gigante al estilo de Neptuno.

Los datos procedentes del método de la velocidad radial permiten deducir sus masas, mientras que el método de tránsito permite deducir sus tamaños. Gracias a estos dos datos es posible inferir la densidad y saber si el planeta se parece más a la Tierra o a Neptuno.

Pero para saber si contienen agua, biomarcadores o saber la temperatura atmosférica, es necesario tomar espectros. Si el planeta transita entonces es posible con la actual o futura tecnología tomar espectros de transmisión o absorción. Sólo hay que comparar con extrema precisión el espectro antes y durante el tránsito.

Un grupo de astrónomos ha descubierto una estrella que, al menos contiene tres supertierras: GJ9827. Esta estrella está a unos 100 años luz de nosotros.
Estos planetas tienen unos diámetros de 1,6, 1,3 y 2,1 el de la Tierra. Sus masas, deducidas por velocidad radial, son mayores que la de la Tierra, pero menores que la de Neptuno. Este es uno de los pocos sistemas planetarios con múltiples supertierras cuyas atmósferas pueden ser caracterizadas. Se espera que la naturaleza de sus atmósferas vaya cambiando de la propia de un planeta rocoso a la de un minineptuno según se observe de uno a otro y aumente su tamaño y masa.

De todos modos, estos tres planetas tienen periodos orbitales de 1,2, 3,6 y 6,2 días, lo que quiere decir que orbitan tan cerca de su estrella que están demasiado calientes para la vida o para que exista agua líquida, con unas temperaturas estimadas de 1172, 811 y 680 K.

Por otro lado, un nuevo estudio sobre TRAPPIST-1 refina las características de los siete planetas que lo componen.

Este sistema se encuentra a sólo 39,6 años luz de distancia a nosotros y ha levantado expectación porque varios de sus planetas podrían estar en la zona habitable en donde el agua puede estar en estado líquido.

Este estudio ha confirmado que las masas de estos planetas corresponden a planetas de tipo rocoso y que sus densidades sugieren que cinco de ellos podrían tener grandes cantidades de agua, compuesto químico que podría llegar a constituir un 5% de la masa. Como comparación, la Tierra contiene un 0,02% de agua. No se sabe si esta agua forma una atmósfera densa, un océano o incluso una gruesa capa de hielo, aunque se supone que las temperaturas deben ser similares a las de la Tierra. Todo dependerá del efecto invernadero y, por tanto, de la composición atmosférica.

Aunque todavía toda esta agua no haya sido medida en los espectros. Esto hace elevar las posibilidades de que alguno pueda albergar vida.

De momento los datos del Hubble indican que estos planetas no tienen una atmósfera con alto contenido en hidrógeno, que es lo que se esperaría de un planeta de tipo gaseosos al estilo de Neptuno.

Se necesitarán muchos más estudios para caracterizar estos planetas. Cuando se cuente con mejores telescopios espaciales se tomarán espectros mucho más precisos.

De momento, la detección directa de agua atmosférica sí es posible en planetas de tipo gaseoso. El caso más reciente es WASP-39b, un planeta con una masa similar a la de Saturno situado a 700 años luz de la Tierra en la constelación de Virgo.

No hay un equivalente a este planeta en nuestro sistema solar. Cuanto más investigan los astrofísicos sobre este planeta más sorprendente y único parece. Aunque se supone que un planeta así debe contener agua, no se esperaba que contuviera tales cantidades, mucha más cantidad que nuestro Saturno.

WASP-39b está tan cerca de su sol, unas veinte veces más cerca que la Tierra del Sol, que se trataría de un saturno caliente. Se estima que tendría una temperatura de 770 grados centígrados. Además, posiblemente, enfrente siempre la misma cara a su estrella.

La gran cantidad de agua contenida en este planeta indicaría que se formó muy lejos de su estrella en la zona en donde había gran cantidad de hielo y baja temperatura. De algún modo, tuvo que emigrar desde esa zona a la zona interior en donde está ahora. Este proceso tuvo que alterar necesariamente las órbitas o incluso la integridad de los planetas que hubiera entre medias.

Se ha podido deducir la presencia de estas grandes cantidades de agua gracias a los espectros tomados por el Hubble y por el telescopio Spitzer.

Se espera que el telescopio espacial James Webb pueda tomar espectros mucho más complejos de este planeta que permitan saber más sobre él. Por ejemplo, la cantidad de carbono y oxígeno de su atmósfera.

WASP-39b muestra lo diferentes que pueden ser en aspecto y composición los exoplanetas de los planetas de nuestro Sistema Solar. Este y otros casos nos hablan de la riqueza y complejidad de esos otros mundos y de las sorpresas que nos depararán en el futuro.

Los expertos esperan que esta diversidad que vemos en los exoplanetas pueda proporcionar pistas de las múltiples maneras en las que los planetas pueden formarse y evolucionar.

Puede que sepamos más acerca de los exoplanetas cuando se lance la misión TESS, que es la sucesora de la misión Kepler, pues usará el método de tránsito para buscar exoplanetas. Este satélite está ya pasando las últimas pruebas antes de su lanzamiento, que se espera para mediados de abril.

Entre otras cosas conseguirá caracterizar por tránsito 50 exoplanetas de tipo rocoso potencialmente habitables.

En lugar de estar apuntando permanentemente a una región del cielo, tal y como hacía la misión Kepler, TESS explorará todo el cielo en una misión primaria de dos años de duración.

Sus posibles objetivos prioritarios se buscarán entre las estrellas catalogadas por la misión Gaia de la ESA que estén a menos de 300 años luz de distancia a nosotros.

TESS tendrá una órbita muy excéntrica de 13,7 días de periodo que lo adentrará a una región oscura con menores interferencias en su punto más alejado y que será el doble de la distancia a la Luna. En su punto más cercano parará sus observaciones y se aprovechará para descargar los datos tomados, tarea que necesitará de 10 horas y el uso de la red de antenas Deep Space Network de la NASA.

Además de loa datos de brillo de las estrellas tomados cada dos minutos, TESS tomará datos de 10 millones de galaxias, una mina de oro para otro tipo de estudios.

La ventana de observación será un «gajo» de 24 por 96 grados que barrerá todo el cielo, cambiando la zona del cielo cada dos órbitas. Con ello se espera cubrir todo el hemisferio austral el primer año y el boreal en el segundo, cubriendo el 90% de cielo, un área 400 veces superior al área estudiada por la misión Kepler.

La idea es encontrar exoplanetas interesantes sobre los cuales el telescopio James Webb pueda tomar espectros de sus atmósferas en busca de agua y bioindicadores.

Se calcula que pueda encontrar 50 planetas similares a la Tierra de entre los 20.000 que podría descubrir.

Pero las noticias que proviene de la misión James Webb no son buenas. A los costos disparados y disparatados, al retraso ya brutal, se sumará aún más demora. Parece que se han detectado problemas que posiblemente hagan que se retrase el lanzamiento, que estaba programado para el año que viene.

Al parecer ha aparecido un problema durante las pruebas de despliegue del escudo solar, que es el sistema que permitirá enfriar el telescopio hasta una temperatura muy baja que impida que el propio telescopio emita radiación infrarroja, que es precisamente la que se pretende observar. Este escudo está formado por cinco membranas Kapton recubiertas de aluminio.

Los desperfectos se pueden arreglar, pero el despliegue del escudo durante las pruebas lleva ya unas dos semanas, pero para volverlo a plegar se necesitan unos dos meses.

Esta mala noticia se suma a la posible cancelación de WFIRST, que vimos hace poco, misión que tenía entre sus cometidos la visualización directa de exoplanetas.

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Fuentes y referencias:
Artículo original.
Artículo original.
Nota de prensa
Web de TESS.

Ilustraciones:
Karen Teramura & BJ Fulton, UH IfA
ESO/M Kornmesser
NASA, ESA, G. Bacon and A. Feild (STScI), and H. Wakeford (STScI/Univ. of Exeter)
Foto: NASA