Planetas extrasolasres

Exo planetas

Erase una vez

Erase una vez un universo muy solitari8o, cuando aún era muy joven. Después que la radiación se había desacoplado de la materia – a la edad de 379 000 años – durante mucho tiempo todo estaba muy oscuro. No existía ni una sola estrella, que hubiera podio iluminar al universo. Recién en un lapso de tiempo de unos 100 y 200 millones de años se encendieron las primeras estrellas.

Para ese tiempo y por muchos años, un observador hubiera buscado en vano planetas, lunas, cometas u otros cuerpos celestes. Toda la materia existente se componía de Hidrógeno y algo de Helio. De estos dos elementos se formaron grandes esferas de gas, las primeras estrellas. Estas realmente eran grandes, 200,  500 hasta incluso 1000 veces la masa solar. En ellas, en comparación a las estrellas actuales, las condiciones deben haber sido infernales. Por la acción de estas enormes masas se produjeron colosales presiones y temperaturas en el interior, de manera que las fusiones se desarrollaban a enormes velocidades. Ya después de un par de millones de años, estos bólidos se extinguieron en forma de hipernovas -  deben haber sido las explosiones más fuertes que jamás haya existido en el cosmos.

¡Pero esto era bien así! Ya que en las estrella por las fusiones se  incubaron elementos que nunca antes existieron y por la energía de las explosiones se agregaron otros. Estos fueron lanzados al espacio y se condensaron formando granos de polvo, que se mezclaron con las nubes de gases. Aquí las partículas de polvo ayudaron con el  enfriamiento de las nubes en contracción, y de esto, cómo efecto final, resultaron estrellas con mucho menos masa, que ahora tienen una vida notoriamente más larga. Esto, a su vez, es la condición para la formación de los planetas (que también se condensaron de nubes que rodeaban a estrellas jóvenes) y finalmente llegó a producirse la vida.

Podemos afirmar, que las primeras estrellas no tenían planetas. Rocíen generaciones de estrellas posteriores se podían adornas con estos acompañantes. Tenemos claro, que todo lo que existe en el universo (también nosotros), y que se compone de otros elementos que no sean Hidrógeno y Helio, no somos más que cenizas de generaciones de estrellas ya desaparecidas. Hace mucho tiempo.

No estamos solos – el primer exoplaneta

Con esto es obvio determinar, que la Tierra respectivamente, nuestro sistema solar no puede ser un caso único. Los proceso9s descritos se desarrollan en todas partes del universo según el mismo esquema, ya que las leyes naturales son válidas en todo el cosmos. Con esto, en todas partes, donde haya grandes nubes de gas y polvo, están dadas las condiciones para la formación de planetas y posiblemente también para la vida.

A partir de estas reflexiones, los astrónomos y los astrofísicos ya hace tiempo han conjeturado que debe existir una gran cantidad de planetas extra solares. El problema de de su demostración yace en el hecho, que una estrella es millones de veces más luminosa que un planeta, y lo eclipsaría totalmente. Adicionalmente los planetas están relativamente cerca de sus soles, por lo cual ni los mejores telescopios están en posición de separar ambos. Por esto, recién en 1995 Michael Mayor y Didier Queloz lograron por primera vez descubrir, desde el observatorio de Ginebra el primer planeta extra solar junto a la estrella  51 Pegasi b (Hoy octubre de 2012 son más de 1000, sin embargo esta cifra aumenta casi a   diario). Con esto primero deberíamos preguntarnos de que manera es posible evidenciarlos.

El primer exoplaneta se descubrió mediante mediciones de la velocidad radial. Di un cuerpo circunda a otro (como por ejemplo la luna a la Tierra), entonces ambos se mueven alrededor de un centro gravitacional común, llamado baricentro. En el caso de una estrella, que es circundado por un planeta, esto significa, que este tambalea un poco. En un momento se acerca un poco hacia el observador y en otro momento se aleja de él. De esto resultan pequeñas desviaciones hacia el rojo y hacia el azul, que pueden ser medidos.

 

   Con la gentil autorización de la NASA 

Si se quisiera investigar por la existencia de planetas,  estrella por estrella según este u otro método sería una acometida bastante fastidiosa, y con muy poca probabilidad de éxito. Por esto se analizan miles de estrellas al mismo tiempo de manera que la probabilidad de “atrapar” es bastante más grande.

Objetos de ese tamaño también se les llama planemo, derivado de  planetary mass object. En general un planemo es un cuerpo, que por su gravedad toma una forma aproximadamente esférica, pero que no alcanza para iniciar una fusión nuclear interna. Lunas de cierto tamaño y planteas enanos, como también enanas marones son planemos. Se sospecha, que los planemos podría hacer una contribución esencial a la materia oscura.

 

Cómo ya se ha sospechado, las medidas de la velocidad radial se basa en el efecto Doppler. Según este método se descubrieron la mayoría de los exoplanetas. Así también la más reciente supe-tierra (noviembre 2012), que gira alrededor de una estrella con el HD 40307, HD 40307 g. En primera instancia sólo se conocían tres planetas como acompañante de la estrella. Los científicos encontraron otros  3 planetas con el HAARPS (High accuracy radial velocity Planet Searcher) un espectrógrafo en el telescopio de 3,6 metros de la ESO en Chile. Uno era el ya nombrado 40307 g, aproximadamente 8 veces el tamaño de la Tierra que gira alrededor de la estrella a una distancia, que permita la posibilidad de la existencia de agua en estado líquido en la superficie. También podría estar rodeado por una atmósfera y tendría cambios entre día y noche. Un año duraría 200 días - ¿Todo condiciones para el desarrollo de vida? La posibilidad existe.

 Otro método es el de la fotometría. Se puede medir la luminosidad de una estrella con mucha exactitud, y se mantiene durante mucho tiempo en forma muy constante. Si un planeta pasa por delante del disco de la estrella, la oscurecerá levemente. Tránsitos como estos se pueden medir sin problemas, aunque condiciones atmosféricas pueden limitar a los telescopios terrenales. Frente al efecto Doppler tiene otra gran desventaja: este método sólo funciona, cuando el plano de la órbita del planeta se encuentra en tal posición de que es visible desde la Tierra. Si miramos a un sistema solar desde arriba no podremos ver un eclipse estelar y no podríamos probar la existencia del planeta mediante esta vía. Si hasta ahora no se han descubierto muchos planetas con este método, esto cambiará notoriamente cuando se ponga en funcionamiento en el año 2009, el telescopio Keppler de la NASA. Una técnica sensible observa aquí constantemente a más de 100 000 estrellas con el fin 0para detectar planetas del doble o de la mitad del tamaño de la Tierra y si estos se encuentran  dentro de la zona habitable. En octubre de 2012 se pudo publicar un descubrimiento, que incluso fue una pequeña sensación. Un planeta parecido a Neptuno con el nombre PH1 gira alrededor de un sistema binario. Pero no suficiente con esto. Este a su vez es circundado por otra estrella binaria – un fenómeno que antes nuca se había sospechado.

Otro método es la astrometría. Una estrella por cierto tiene una posición “firme” en el cielo (independiente de su movimiento propio). Pero si es orbitado por uno (o varios planetas), entonces ambos ejecutan un movimiento tambaleante alrededor de u un centro de gravedad común. La estrella bambolea de un lado a otro por un valor muy reducido, se mueve en una pequeña órbita circular o elíptica. Este cambio de posición se puede medir. Sin embargo, también nuestros grandes telescopios chocan con los límites de sus posibilidades, ya que la variaciones de posición son sumamente reducidos. Mejor adecuados son los telescopios espaciales como el Hubble, uy con este se logró obtener hasta ahora una única determinación astrométrica  (GI 867b).

Un exoplaneta también se puede delatar mediante el efecto microlensing. Se basa en el efecto de lente gravitacional, donde una estrella obra como un lente, cuando pasa frente a una estrella que está más al fondo. Sin embargo no se crea una imagen de la estrella de fondo, sino la luz es amplificada de una manera característica. Si la estrella delantera muestra un planeta y este se desplaza muy cerca a la línea de visión a la estrella de fondo, entonces la curva de la luz es modificada por un pequeño pico. Aquí vemos la curva de la luz de un suceso de microlensing, en la mitad izquierda de la curva el pico de un planeta con 5,5 veces la masa de la Tierra (ampliado en el marco de color lila), que típicamente sólo dura un día. A la izquierda se encuentra anotado la luminosidad, la escala de abajo indica la duración del proceso, en días.

Fuente: OGLE (Optical Gravitational  LensingExperiment) 

La búsqueda de planetas extrasolares, es hoy una de los capítulos más apasionantes de la astronomía. Muchos experimentos terrestres se ocupan de esto y también algunas misiones de satélites. Constantemente se adicionan nuevos. Más información al respecto se encuentran aquí www.exoplanet.de (Sólo disponible en alemán).

La carrera ha comenzado

Existen 2 equipos en especial que pueden ser considerados como los más exitosos “cazadores de planetas”. Por un lado los ya mencionados Michel Mayor y Didier Queloz, del observatorio de Ginebra y que han descubierto al primer exoplaneta. Geoffrey Marcy y Paul Buttler del Carnegie Institut en Washington son la competencia. Ellos descubrieron los nuevos planetas

Una comparación del sistema Solar con la situación del Keppler-22b
Con la gentil autorización de la NASA)Ames/JPL-Caltech

Por cierto, estos cazadores de planetas se encontraron una seria competencia, en forma del ya mencionado telescopio espacial Keppler- en diciembre de 2011 la sonda descubrió el planeta Keppler-22b, que orbita a una estrella parecida al Sol de la clase espectral G% en 290días. La estrella  es algo más pequeño que nuestro astro centra, pero la órbita está tan cerca de la estrella, que el planeta Kepller-22b aún se encuentra en la zona habitable Lo que significa que podría haber agua en estado líquido, y con esto las temperaturas podrían ser moderadas. Ahora que algunos científicos presumen, que este planeta con un radio de 2,4 veces él de la Tierra, es inadecuado para la formación vida, otros no excluyen esta posibilidad. En todo caso, mientras no existan datos específicos sobre exoplanetas como este, consideraciones en este sentido son sólo especulaciones.

Una estimación realista de los hasta ahora descubiertos exoplanets, que se encuentran dentro de la zona habitable, se encuentra registrado en Habitable Exoplanets Catalog (HEC. Esto es una base de datos online que se actualiza constantemente con todos los planetas que  se pueden tomar en consideración. Candidatos “calientes” reales con condiciones aproximadamente parecidos, en la actualidad son solo dos, a ser Gliese 581d, y HD 85512 b 

Astrónomos de la universidad de Jena probablemente han logrado captar la primera imagen de un exoplaneta MEDIANTE EL Very Large Telescope (VLT) de la ESO y el instrumento NACO. Se trata de la estrella que se encuentra a una distancia de 400 años luz GQ Lupi A con su acompañante GQ Lupi b en la constelación del Lobo. La toma sólo se pudo lograr, debido a que el acompañante está 3 veces más lejos de su estrella que Pluto del Sol. Debido a la muy reducida velocidad orbital, ambos se mueven en forma paralela por le esfera celestial, por esto se tiene la seguridad de que se trata de un auténtico acompañante. Pero la determinación de la masa es muy in segura: los datos varían entre 1 hasta 40 veces la masa de Júpiter, por lo cual también se puede tratar de una estrella enana marrón.

Con la gentil autorización del ESO   

Ya desde 1999 se conoce el exoplaneta HD 209458b.mientrastantontambién bajo el nombre Osiris, lo encontramos a una distancia de 150 años luz en la constelación de Pegaso.

Osiris orbita a su sol a una distancia de 5,9 millones de kilómetros y su temperatura de superficie es , por esto, de por 

lo menos 1000 [K]*, pero a pesar de esto se pudo constatar en su atmósfera la presencia de carbono y Oxigeno. Además Osiris es el primer planeta en el cual se pudo demostrar la presencia de una atmósfera. De ella emana constantemente Hidrógeno, que forma una especie de cola, arrastrando consigo Carbono y Oxígeno. Sin embargo, es significativo. Que en un exoplaneta existen estos dos componentes básicos para la vida. Aún cuando en una superficie tan caliente la vida no es posible, pero aún así se demostró la presencia de vapor de agua en la atmósfera (Travis Barman del Lowell Observatory, April 2007). Esto se logró mediante le espectrógrafo del HST (Hubble Space Telescope). Aún cuando investigaciones previas con el telescopio infrarrojo Spitzer no produjeron evidencias de presencia de agua en este planeta del tamaño de Júpiter, la posibilidad que este frecuente compuesto  en el cosmos, esté presente en muchos exoplanetas. Con esto están presentes los compuestos básicos para la vida  en todas partes. Nuestra Tierra de seguro no es la gran excepción en el universo y todas las suposiciones en este sentido ya hace tiempo ya son descartadas.

Con la gentil autorizaciópn de ESA y Alfred Vidal-Madjar

Cada fan de Star Trek, conoce el planeta Vulcano, el hogar de Spock que orbita a la estrella 40 Eridani. Aún no sabemos si de hecho esta estrella es acompañada por un planeta del tamaño de la Tierra. Pero es una de las muchas misiones planificada, para la detección de exoplanetas, el SIM PlanetQuest de la NASA debería estar en las condiciones para realizar esta tarea. Con 40 Eridani se trata de un sistema de 3 estrellas, pero estas están tan alejadas entre sí, que existe la posibilidad que un planeta podría tener una órbita estable alrededor de la estrella principal 40 Eridani A. Si se encontraría a una distancia de aprox. 0,6 UA, entonces también se encontraría en la zona habitable, una zona en la cual, podría haber agua en estado líquido y con esto las condiciones para la existencia de los vulcanos.

Con la gentil autorización de STARTREk.COM  Copyright 2007 CBS Studios Inc. 

Fuera de la arriba mostrada imagen, aún no existe ninguna auténtica fotografía  de un exoplaneta. De modo que solo nos queda la fantasía de un artista. Cómo esto, él se imagina así el planeta alrededor de la estrella Gliese 436. A una distancia de 30 años luz, orbitando a esta enana M, con una masa solar algo menor que la mitad de la masa del Sol, se descubrió en el año 2004 un planeta con 10 hasta 20 veces la masa de nuestra Tierra. Este planeta orbita a su estrella en sólo 2,5 días a una distancia de 4,1 millones de kilómetros. Ya solo esta circunstancia permite deducir que aquí en vano se buscaría vida. Al mismo tiempo se descubrió otro planeta de una tamaño parecido alrededor de la estrella

 55 Cancr. Esta estrella se encuentra a una distancia de 41 años luz de la Tierra y tiene un poco menos de masa que el Sol. También este planeta necesita menos de 3 días para circundar a su estrella a una distancia de 5,6 millones de kilómetros. Mientras tanto se descubrieron más planetas alrededor de 55 Cancri, que re corren sus órbitas en 15, 44 y 4520 días. Estos planetas relativamente pobres en masa, muestra que no sólo existen gigantes gaseosos “allá afuera”, ya que presumiblemente se componen de roca o de una mezcla de hielo y roca y se formaron de manera parecida como nuestros planetas terrenales. Din embargo, debido a la cercanía a la estrella, deben ser muy calientes, por lo cual no se podría hablar de hielo.

Con la gentil autoirización de la NASA

 

Si hasta ahora se suponía, que los planetas en primera instancia se forman en los discos de polvo alrededor de estrella solitarias, el telescopio espacial Spitzer ha encontrado señales, que esto también podría ser posible  en sistemas cuaternarios. Alrededor de una estrella binaria con el nombre HD 98800, científicos han encontrado un disco de polvo dentro de la cual se formaron oquedades. ¡Huecos como estos, son típicos cuando polvo es recogido por planetas! En este sistema peculiar, a una distancia de 150 años luz  se orbitan dos estrellas, que a su vez están rodeados por un disco de polvo, en el cual eventualmente orbitan planteas (en formación), que orbitan a estas dos estrellas. Este sistema a la vez es circundado  por otro sistema binario. Este cuarteto teien apenas una edad aproximada de unos 10 millones de años, pero que grandioso espectáculo de amaneceres y atardeceres podrán ver sus futuros habitantes…

Con la gentil autorización de NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC)

En el año 2005 un equipo OGLE encontró uno de los más fríos exoplanetas conocidos. Él orbita a una enana roja, con media masa solar, que se encuentra a una distancia de 9000 años luz de la Tierra. La masa del planeta se determinó en 13 veces la masa de la Tierra. Esta “súper tierra” , orbita a su estrella a una gran distancia, en los ámbitos en los cuales se encuentran en general los gigantes de gas de nuestro sistema solar. Este planeta fue descubierto mediante la técnica del microlensing, donde el suceso fue observado por tres observadores totalmente independientes. De los datos obtenidos se concluye, que este planeta es un cuerpo relativamente compacto de consistencia similar a una roca y muestra una temperatura de – 299 [°C].

Fuente: David A. Aguilar (CfA) 

Cómo parece el proceso microlensing es muy sensible y se cree, que con esto va a ser posible encontrar primera vez, planteas del tamaños de la Tierra. Un gran avance en la investigación de exoplanetas se espera del llamado proyecto CHEOPS (Characterising ExOPlanets Satellite), que está planificado parta el año 2017. Con esta misión de la ESA, no se quiere buscar exclusivamente otros planetas, sino más bien, con mediciones altamente precisas, medir la luminosidad de las estrellas durante el eclipse de planetas ya conocidos obteniendo datos mucho más precisos sobre los diámetros de los planetas. A partir de la masa del cuerpo se puede deducir su densidad, y de esto sacar conclusiones sobre su posible composición.

Con la gentil autorización de la ESA, Universidad de Berna    

El punto azul en el centro de la imagen representa nuevamente a un “EXO”tico. Con muchas probabilidad vemos aquí a un planeta que vagabundea por el espacio sin un so. Fue descubierto con el Canada-France-Hawaii-Telescope, y podo ser investigado con mayor precisión con el VTL  del ESO.El planeta – como tal con un masa 4 a 7 y veces la masa de  Júpiter aún no está caratulado -  posiblemente pertenece al tal llamada asociación estelar AB-Doradus, esta es un grupo de estrellas relativamente cercanas, aproximadamente a una distancia de 1q00 años luz. La gran ventaja de un objeto como9 este, es que no es eclipsado por la luz de un sol y por lo tanto se le puede investigar bastante bien con u n espectrógrafo. La razón por la cual este cuerpo, con la designación CFBDSIR2149 no tiene un sol, aún debe ser esclarecido. Es posible, que por alguna razón fue catapultado fuera de un sistema solar. Del mismo modo se pudo haber formado en forma “solitaria”, parecido a una enana marrón, a partir de una nube de materia.

Con la gentil autorización de ESO/P.Delorme 

Incluso los escépticos pueden estar seguros ahora, que en el futuro se pueden encontrar planetas del tamaño y parecidos a la Tierra. Ya sólo la sonda Keppler, ha encontrado hasta ahora (noviembre de 2012) cientos de posibles candidatos de porciones parecidas a la Tierra. Mediante técnicas cada vez más desarrolladas, en algún momento podremos demostrar, que la Tierra no es el único portador vida. Hace solo 20 años atrás, la existencia de planetas extra solares eran sólo especulaciones. Hoy sabemos que los planetas pertenecen a las estrellas, cómo las pulgas al perro. Muchos de los científicos que se dedican a la búsqueda de planetas, incluso son de la opinión, que casi cada estrella de la Vía Láctea tiene planetas y que hay más planetas en ella que estrellas, y que los más pequeños (del tamaño de la Tierra) presumiblemente son los más frecuentes. Cuyo número es de 300 mil millones, Usted mis puede calcular, cuantos planetas podrían existir sílo en la Vía Láctea…

Fuente: www.abenteuer-universum.de 
Traducido del alemán por A. Gundelach, Abril 2012,  con la gentil autorización de Werner Kasper,.