NeoFronteras

La misión Gaia y sus sucesoras podrían detectar exoplanetas cercanos por astrometría.

La misión Gaia que la ESA lanzó en 2013 tiene como objetivo general levantar un mapa ultrapreciso de más de mil millones de estrellas en la Vía Láctea. Su amplia colección de datos se utiliza con frecuencia en investigaciones científicas.

Gaia depende de la astrometría para gran parte de su trabajo. La astrometría es la medición de la posición, la distancia y los movimientos de las estrellas. Es tan sensible que a veces puede detectar la ligera oscilación que un planeta imparte a su estrella mucho más masiva debida al tirón gravitatorio.

Las técnicas tradicionales para detectar planetas son la de la velocidad radial detectada por Doppler y la del tránsito. Tanto los telescopios en tierra como algunos telescopios espaciales han detectado miles de exoplanetas con estas técnicas. Además está la técnica de microlente gravitatoria, que es menos fructífera.

Gaia detectó sus dos primeros exoplanetas en tránsito en 2021 y se espera que encuentre miles de exoplanetas del tamaño de Júpiter más allá de nuestro sistema solar usando esta técnica.

Un nuevo estudio publicado en arXiv va aún más lejos. Muestra que Gaia debería poder detectar planetas similares a la Tierra a una distancia de hasta 30 años luz usando la astrometría.

Detectar planetas por astrometría con telescopios en tierra es muy complicado porque la atmósfera terrestre emborrona la posición de las estrella, pero esto no afecta a Gaia.

Además, la astrometría tiene una ventaja sobre otros métodos, pues puede determinar con mayor precisión los parámetros orbitales de un exoplaneta. Ni el método del tránsito ni el de la velocidad radial proporcionan parámetros físicos completos de un planeta y ambos métodos tienen el sesgo de detectar principalmente planetas cercanos a la estrella central.

Por el contrario, el método de astrometría puede proporcionar una caracterización tridimensional de la órbita de un planeta y tiene la ventaja de detectar planetas alejados de la estrella anfitriona.

Si existen otras civilizaciones extraterrestres avanzadas tecnológicamente entonces no es insensato pensar que deban tener una tecnología similar a la de Gaia o incluso mejores a de la Gaia.

Dong-Hong Wu (Universidad Normal de Anhui, China) se plantea en su artículo si las civilizaciones avanzadas que pudiera haber ahí fuera pueden descubrir los planetas del Sistema Solar, incluso la Tierra, usando astrometría.

La precisión astrométrica se calcula en microsegundos de arco y la precisión disminuye con la distancia. La ESA dice que Gaia puede medir la posición de una estrella en 24 microsegundos de arco para objetos 4000 veces más débiles que observados a simple vista. Es como medir el grosor de un cabello humano a 1000 kilómetros de distancia. Pero eso no es lo suficientemente preciso para el escenario de Wu. Su trabajo se basa en astrometría aún más avanzada, del tipo que probablemente tendremos en un futuro próximo.

Según Wu, si la precisión de la astrometría es igual o mejor que 10 microsegundos de arco, sería posible detectar el equivalente a nuestros cuatro planetas gigantes desde las 8707 estrellas ubicadas más cerca de nuestro sistema solar, en la región con una radio de 30 parsecs, o aproximadamente 100 años luz.

Si una civilización avanzada de una de esas estrellas tiene una astrometría lo suficientemente potente con una precisión que sea de diez microsegundos de arco, entonces podría detectar Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. El único inconveniente es que tendrían que observar nuestro sistema solar durante casi un siglo para asegurarse de que la señal sea clara. Esta cifra muestra cuánto tiempo le tomaría a un ETI con astrometría avanzada detectar los cuatro planetas gigantes de nuestro sistema solar.

La precisión es clave. Si el error de observación es demasiado grande, tiene un efecto enorme y reduce drásticamente el número de estrellas lo suficientemente cercanas de las cuales se pueden detectar planetas. Si, por ejemplo, el error de observación es tan grande como 100 microsegundos de arco, sólo desde 183 estrellas vecinas se podrían detectar a los cuatro planetas gigantes de nuestro Sistema Solar, pero todas ellas podrían detectar a Júpiter en diez años.

Detectar a Júpiter a distancia podría ser un umbral crítico. Cuando Gaia publicó su primer conjunto de datos en 2016, un artículo de la ESA que analizaba la misión abordó la ciencia de los exoplanetas y la importancia de detectar planetas con una masa similar a la de Júpiter.

¿Podrían estas civilizaciones detectar la Tierra mediante astrometría? Esto, nuevamente, depende de la precisión. Según este estudio, más de 300 estrellas situadas a diez parsecs de nuestro Sistema Solar podrían detectar nuestra Tierra si alcanzan una precisión astrométrica de 0,3 microsegundos de arco. Las barreras tecnológicas nos impiden a nosotros lograr algo así por el momento.

La ESA ya está discutiendo un sucesor de Gaia. Esta futura misión ampliaría la búsqueda de Gaia a objetos sólo visibles en el infrarrojo (IR). Si se construye y se lanza, no sólo mediría los objetivos IR, sino que volvería a visitar los objetivos de Gaia para aumentar aún más la precisión de los datos existentes de Gaia.

Según un artículo, las mejoras abrirían nuevos casos científicos, como los exoplanetas de períodos largos. Los planetas de período largo son difíciles de detectar con el método de tránsito porque hay que observar una estrella durante mucho tiempo. Por ejemplo, Neptuno tiene una órbita con un periodo de 165 años. Con la tecnología mejorada del sucesor de Gaia e incluso más mejoras en el futuro, podríamos ser nosotros quienes detectemos planetas del tamaño de la Tierra en un radio de 10 parsecs.

La astrometría es una mejora con respecto al método de tránsito porque el método de tránsito solo funciona cuando los objetos involucrados se alinean correctamente. Un exoplaneta debe pasar entre nosotros y su estrella antes de que podamos detectar la caída de la luz. Aún así, si queremos detectar una tierra habitable en una estrella similar al Sol por tránsito, hay que esperar tres años hasta tener, la menos, tres tránsitos. Pero la astrometría de Gaia no tiene la misma limitación. Puede observar una estrella desde cualquier ángulo para detectar oscilaciones inducidas por los planetas.

Como siempre, habrá que esperar qué nos depara el futuro.

Copyleft: atribuir con enlace a https://neofronteras.com

Fuentes y referencias:
Preprint en ArXiv.
Ilustración: ESA.