Observando la oscilación
833 planetas descubiertos
Los planetas que orbitan una estrella hacen que ésta se bambolee en el espacio. Así, los astrónomos detectan cambios en el color de la luz de la estrella.
REGLAS DE TAMAÑO
Una forma de dar sentido a la interacción gravitatoria entre un planeta y una estrella es imaginar un juego de tira y afloja. Por un lado, tienes la estrella: un objeto masivo con un campo gravitatorio realmente poderoso.
Por el otro, tienes el planeta, mucho más pequeño, con mucha menos gravedad.
Sabemos quién gana este juego: la estrella. Por eso los planetas orbitan estrellas y no al revés.
Pero, a pesar de que el planeta es pequeño, todavía tiene fuerza gravitatoria. Aun así tiene un efecto en su estrella anfitriona, incluso si ese efecto es mucho menos pronunciado que el que tiene la estrella sobre el planeta.
…. Pero dos pueden jugar al juego de la gravedad.
Echa un vistazo a la animación de arriba. A primera vista, las cosas se ven normales. Hay una gran estrella y un pequeño planeta, y el pequeño planeta orbita la gran estrella. Probablemente has visto esto muchas veces.
Pero echa un vistazo a la estrella. ¿Ves cómo se mueve un poco también? El efecto es exagerado para esta animación, pero eso es lo que realmente sucede en el espacio. La gravedad del planeta hace que la estrella se tambalee un poco.
Como podrás imaginar, cuanto más grande sea el planeta, mayor será el efecto que tiene sobre su estrella. Los pequeños planetas, como la Tierra, hacen que sus estrellas solo se tambaleen un poquito. Los planetas más grandes, como Júpiter, tienen un efecto mucho más fuerte.
El ‘bamboleo’ de una estrella puede decirnos si esa estrella tiene planetas, cuántos son y cuán grandes son.
PROFUNDIZANDO EN LOS DATOS DOPPLER
Las estrellas oscilantes son excelentes para encontrar exoplanetas pero, ¿cómo vemos las estrellas oscilantes?
El método utilizado es el llamado ‘Doppler shift’, o Efecto Doppler. Lleva el nombre del físico que lo descubrió hace unos 150 años.
La energía, el sonido, las ondas de radio, el calor y la luz se mueven en ondas. Como las olas que ves en la animación de arriba.
Esas ondas se pueden estirar y contraer, según el movimiento del objeto que las produce.
Puede que no lo sepas, pero probablemente hayas experimentado el efecto Doppler antes. ¿Alguna vez has notado cómo el sonido de una ambulancia en la calle aumenta de tono cuando se acerca a ti, y luego disminuye de tono cuando se aleja?
La razón es porque cuando un objeto que emite energía (como un altavoz de ambulancia o una estrella en llamas) se acerca más a ti, las ondas se amontonan y se apelotonan. Y cuando el objeto se aleja, las ondas se estiran.
Esos cambios en la longitud de onda cambian la forma en que percibimos la energía que estamos viendo o escuchando. Cuando las ondas de sonido se contraen, suenan más altas en el tono. Y cuando las ondas de luz visible se contraen, se ven más de color azul.
Cuando las ondas de sonido se expanden, suenan más bajas en el tono. Y cuando las ondas de luz visible se expanden, hacen que un objeto se vea más rojizo.
Este cambio de color se llama “desplazamiento al rojo”, y los científicos pueden usarlo para ver si un objeto en el cielo se está moviendo hacia nosotros o más lejos.
SUPER EXITOSO
El método de velocidad radial fue una de las primeras formas exitosas de encontrar exoplanetas, y continúa siendo uno de los métodos más productivos. A menudo, este método se utiliza para confirmar los planetas encontrados por otros métodos, un paso adicional que puede probar que un planeta existe.
Muchos astrónomos y telescopios de todo el mundo utilizan este método para descubrir exoplanetas. Dos observatorios notables donde se realiza este trabajo son los Telescopios Keck en Hawaii y el Observatorio La Silla en Chile.
Buscando sombras
3323 planetas descubiertos
Cuando un planeta pasa directamente entre su estrella y el observador, atenúa la luz de la estrella en una cantidad mensurable.
Un eclipse solar es uno de los mejores eventos astronómicos que jamás hayas experimentado. Ocurre cuando la Luna pasa directamente frente al sol, bloqueando su luz.
Esto es similar a cómo el método del tránsito encuentra exoplanetas. Cuando un planeta pasa directamente entre un observador y la estrella que orbita, bloquea parte de la luz de esa estrella. Durante un breve período de tiempo, esa estrella en realidad se atenúa. Es un pequeño cambio, pero es suficiente para dar una pista a los astrónomos sobre la presencia de un exoplaneta alrededor de una estrella distante.
El gráfico que ves que se dibuja en el lado izquierdo de la animación es lo que los astrónomos llaman una “curva de luz”. Es una tabla del nivel de luz que nos llega desde la estrella. Cuando un planeta pasa frente a la estrella y bloquea algo de su luz, la curva de luz indica esta caída en el brillo.
TAMAÑO DE LA DETECCIÓN
El tamaño y la longitud de un tránsito pueden decirnos mucho sobre el planeta que está causando el tránsito. Los planetas más grandes bloquean más luz, por lo que crean curvas de luz más profundas. Puedes verlo en la animación anterior. Además, cuanto más lejos está un planeta, más tiempo tarda en orbitar y pasar frente a su estrella. Así, cuanto más dura un evento de tránsito, más lejos está el planeta de su estrella.
AMBICIONES ATMOSFÉRICAS
El método del tránsito no solo es útil para encontrar planetas, también nos puede dar información sobre la composición de la atmósfera de un planeta o su temperatura.
Cuando un exoplaneta pasa frente a su estrella, parte de la luz estelar atraviesa su atmósfera. Los científicos pueden analizar los colores de esta luz para obtener pistas valiosas sobre su composición. Usando este método, han encontrado de todo, desde metano hasta vapor de agua en otros planetas.
INFORMACIÓN GOLDMINE (MINA DE ORO)
El método del tránsito ha sido espectacularmente exitoso en la búsqueda de nuevos exoplanetas. La misión Kepler de la NASA, que buscó planetas utilizando el método del tránsito entre 2009 y 2013, encontró miles de posibles descubrimientos de exoplanetas y brindó a los astrónomos información valiosa sobre la distribución de exoplanetas en la galaxia.
Haciendo fotos
51 planetas descubiertos
Los astrónomos pueden tomar fotos de exoplanetas eliminando el resplandor abrumador de las estrellas que orbitan. Los exoplanetas están muy lejos, y son millones de veces más tenues que las estrellas que orbitan. Entonces, como era de esperar, tomarles fotos de la misma manera que tomarías fotos, digamos a Júpiter o Venus, es extremadamente difícil.
Nuevas técnicas y tecnología de rápido avance lo están haciendo posible.
El principal problema que enfrentan los astrónomos al tratar de obtener imágenes directas de los exoplanetas es que las estrellas que orbitan son millones de veces más brillantes que sus planetas. Cualquier cantidad de luz reflejada en el planeta o la radiación de calor del planeta en sí es ahogada por las enormes cantidades de radiación provenientes de su estrella anfitriona. Es como tratar de encontrar una pulga en una bombilla o una luciérnaga revoloteando alrededor de un foco.
BLOQUEADORES BRILLANTES
En un día brillante, puedes usar gafas de sol o el parasol de un automóvil, o tal vez solo tu mano para bloquear el resplandor del sol y poder ver otras cosas.
Este es el mismo principio detrás de los instrumentos diseñados para obtener imágenes directas de exoplanetas. Utilizan diversas técnicas para bloquear la luz de las estrellas que podrían tener planetas orbitando alrededor de ellas. Una vez que se reduce el resplandor de la estrella, pueden verse mejor los objetos alrededor de la estrella que podrían ser exoplanetas.
CONSTRUYENDO UN BLOQUEADOR DE LUZ
Hay dos métodos principales que usan los astrónomos para bloquear la luz de una estrella.
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Uno, llamado coronografía, usa un dispositivo dentro del telescopio para bloquear la luz de la estrella antes de que llegue al detector del telescopio. Los coronagramas se construyen como complementos internos para los telescopios, y ahora se están utilizando para obtener imágenes directas de exoplanetas desde observatorios terrestres.
Otro método es usar una ‘sombra de estrella’, un dispositivo que está posicionado para bloquear la luz de la estrella incluso antes de que entre en el telescopio. Para un telescopio espacial que busca exoplanetas, una pantalla estelar sería una nave espacial separada, diseñada para posicionarse a la distancia y ángulo correctos para bloquear la luz de las estrellas que estén observando los astrónomos.
CAMINO DEL FUTURO
La imagen directa todavía está en sus etapas iniciales como un método de búsqueda de exoplanetas, pero hay grandes esperanzas de que eventualmente sea una herramienta clave para encontrar y identificar exoplanetas. Los futuros instrumentos de imágenes directas podrían tomar fotos de exoplanetas que nos permitirían identificar patrones atmosféricos, océanos y masas de tierra.
Luz en una lente de gravedad
106 planetas descubiertos
La luz de una estrella lejana está doblada y enfocada por la gravedad cuando un planeta pasa entre la estrella y la Tierra.
Entre sus muchas ideas, Albert Einstein repensó el concepto de gravedad, definiéndolo menos como una atracción misteriosa entre objetos y más como una propiedad geométrica del espacio-tiempo.
En otras palabras, los objetos grandes deforman la estructura del espacio. Este efecto hace que la luz se distorsione y cambie de dirección cuando se ve afectada por la gravedad de un objeto masivo, como una estrella o un planeta.
DOBLAR POR BRILLO
Este cambio de dirección puede hacer que sucedan algunas cosas bastante interesantes. A veces, la gravedad puede doblar y enfocar la luz como una lente en una lupa o un par de anteojos.
La microlente gravitacional ocurre cuando la gravedad de una estrella o de un planeta enfoca la luz de otra estrella más distante, de una manera que la hace parecer temporalmente más brillante.
En la animación de arriba, puedes ver los rayos de luz de la estrella más distante doblada alrededor del exoplaneta y luego la estrella del exoplaneta. De la misma manera que una lupa puede enfocar la luz del sol en un punto pequeño y muy brillante en un pedazo de papel, la gravedad del planeta y la estrella enfocan los rayos de luz de la estrella distante en el observador.
El gráfico de la derecha indica el brillo cambiante de la estrella distante a medida que su luz se enfoca y se enfoca en el observador. La estrella comienza a ponerse más brillante, luego hay un breve destello de brillo por la acción de lente del planeta.
Los niveles de luz caen después de la lente del planeta, pero continúan aumentando debido a la acción de lente continua de la estrella. Una vez que la estrella de la lente se mueve de la posición óptima, el brillo de la estrella más distante se desvanece.
UN FUGAZ DESTELLO DE LUZ
Para un astrónomo, un evento de lente parece una estrella distante que se vuelve gradualmente más brillante en el espacio de un mes más o menos, y luego se desvanece. Si un planeta tiene lentes, parece un breve destello de luz que ocurre durante este proceso de brillo y atenuación.
Los astrónomos no pueden predecir cuándo o dónde ocurrirán estos eventos de lentes. Por lo tanto, tienen que observar grandes partes del cielo durante un largo período de tiempo. Cuando registran que una estrella se vuelve más brillante y luego se atenúa en el patrón de los lentes, analizan los datos para obtener información sobre el tamaño estimado de la estrella.
A veces, los planetas que flotan libremente en el espacio, los que no orbitan una estrella, causarán eventos rápidos de microlente que los astrónomos registrarán. Estos eventos nos dan una idea de cuán comunes son estos planetas llamados ‘pícaros’ en la galaxia.
Minúsculos Movimientos
1 planeta descubierto
La órbita de un planeta puede hacer que una estrella se tambalee en el espacio en relación con las estrellas cercanas en el cielo.
Primero, ve y lee el texto de Velocidad Radial para obtener una explicación de cómo los planetas hacen que sus estrellas se tambaleen en el espacio. ¡Te esperamos!
Ok, de vuelta? Bueno.
El efecto Doppler no es la única forma en que los astrónomos pueden encontrar estrellas que se tambalean debido a la gravedad de sus planetas. La oscilación también puede ser visible como cambios en la posición aparente de la estrella en el cielo.
En otras palabras, los científicos pueden detectar la posición de la estrella moviéndose en el espacio.
La astrometría, como se llama este método, sigue siendo increíblemente difícil de hacer. Las estrellas se tambalean a una distancia tan pequeña que es muy difícil detectar con precisión la oscilación de los planetas, especialmente los pequeños del tamaño de la Tierra.
Para rastrear el movimiento de estas estrellas, los científicos toman una serie de imágenes de una estrella y algunas de las otras estrellas que están cerca de ella en el cielo. En cada imagen, comparan las distancias entre estas estrellas de referencia y la estrella en la que están buscando exoplanetas.
Si la estrella objetivo se ha movido en relación con las otras estrellas, los astrónomos pueden analizar ese movimiento en busca de signos de exoplanetas.
La astrometría requiere una óptica extremadamente precisa, y es especialmente difícil de hacer desde la superficie de la Tierra porque nuestra atmósfera distorsiona y dobla la luz.
