Exoplanetas, o planeta extra solar: que son y como funcionan

- 16 Mar 2020

exoplanetas

Los planetas, han sido definidos como objetos que mantienen su órbita alrededor del sol. Durante siglos, fueron estos el único tipo de planetas conocidos, sin embargo, al entender que el universo es infinito, también comprendemos que aun hay mucho pendiente por explorar.

Tal es el caso de los exoplanetas, los cuales en las últimas dos décadas han despertado el interés de la comunidad científica.

Ahora bien, ¿Qué son los exoplanetas y por qué son distintos de los planetas que ya conocíamos?

Los exoplanetas, o planeta extra solar, como han sido definidos, son aquellos que se encuentran fuera de nuestro sistema solar. Es decir, los exoplanetas tienen su órbita alrededor de otra estrella y eso es lo que lo diferencia de los planetas que tradicionalmente conocíamos.

Una de las razones por las cuales la astronomía tardó tanto, en evidenciar la presencia de los exoplanetas, es el hecho de que estos logran camuflarse tras el resplandor de las estrellas que ellos orbitan, lo cual hace que localizarlos sea bastante más complejo que lo que sería observar un planeta dentro del sistema solar.

A pesar de que lograr confirmar su existencia fue un proceso que trajo consigo muchísimo desarrollo, los avances logrados luego de confirmarse la existencia del primer exoplaneta detectado, han permitido avanzar de manera significativa en materia de exploración de exoplanetas, hoy en día las cifras van en pleno crecimiento contabilizando más de 4.000 exoplanetas que han logrado ser visualizados.

Hoy en día, podría decirse que localizar los exoplanetas es menos complejo que hace 20 años atrás, y aunque la totalidad de exoplanetas propuestos no ha sido confirmada por completo, los expertos aseguran que la cifra definitiva se acercaría al 90% de lo que ha sido propuesto.

Se cree que por cada estrella o sistema estelar existe al menos un planeta orbitando a su alrededor, lo cual podría anticiparnos una cifra bastante significativa de planetas por detectar.

Otro de los aspectos interesantes dentro de la exploración de estos planetas es la posibilidad de encontrar similitudes con las características de la tierra, lo que traería consigo la expectativa de desarrollo de vida en alguno de estos planetas. Poder confirmar la existencia de vida fuera de nuestro planeta sin lugar a dudas ha sido una de las más grandes motivaciones en los estudiosos del área.

Para poder desarrollar investigaciones de materia de planetas extra solares, se ha desarrollado, lo que hoy se conoce como Exoplanetología.

¿Qué es la Exoplanetología?

En el momento que la ciencia pudo constatar la existencia de planetas fuera de nuestro sistema solar, se vino un importante y significativo desarrollo científico, que obligatoriamente requirió la presencia de una ciencia emergente que dedicara por completo sus esfuerzos a estudiar estos exoplanetas, ¿que son?, ¿cómo funcionan?, ¿cuáles son sus características? y por supuesto una de la posibilidad de que en alguno de estos planetas se desarrolle vida.

Esta ciencia emergente, fue llamada Exoplanetología, y es la que tiene por objeto el estudio e investigación de los exoplanetas, dentro de esta especialidad de la ciencia intervienen la astrobiología, astrofísica, astronomía, la ciencia planetaria (Planetología), geoquímica, Astroquímica y astrogeología. Todo un equipo de expertos en distintas áreas, que ahora tienen a cargo la responsabilidad de ir abriendo la ventana de conocimiento en este aspecto.

¿Cuál fue el primer exoplaneta descubierto?

A pesar de que el primer descubrimiento de un planeta extra solar, se dio en el año 1992, no fue sino el 6 de octubre 1995 en el observatorio de Haute Provence, en el sur de Francia, cuando pudo confirmarse la existencia del primer exoplaneta, el cual se le dio el nombre de 51 Pegasi b, situado a más de 50 años luz de la Tierra.

El hallazgo de 51 Pegasi b, fue obtenido por Didier Queloz y Michel Mayo, se trata de un planeta gigante, con características similares a las de Júpiter.

Antes de poder constatar la existencia de este ex planeta, la sensación de incertidumbre de los científicos, era bastante significativa, pues eran más fuertes las dudas que las certezas al respecto, probablemente esta incertidumbre jugo un rol importante, en el hecho de que haya tardado tanto en ser descubierto este y todos los exoplanetas que han venido detectándose desde entonces.

Para los científicos que mostraron las evidencias de 51 Pegasi b, su hallazgo les hizo merecedores del Premio Nobel de Física en el año 2019.

Luego de que el equipo de investigación de Didier Queloz y Michel Mayo, presentara a 51 Pegasi b, sin lugar a dudas se produjo un impulso necesario con el cual se abrió la puerta a cientos de que hasta el momento habían pasado desapercibidos, lo cual significo un importante salto en la ciencia.

Didier Queloz y Michel Mayo, usaron el método Doppler, para detectar el exoplaneta 21 Pegasi b, luego de este hallazgo, este método tomo fuerza dentro de los procesos de investigación.

¿En qué consiste la técnica Doppler, y que otras formas para explorar exoplanetas han sido probadas?

La técnica Doppler o Velocidad radial, es un método a través del cual se encuentran planetas extrasolares y enanas, el cual consiste en hacer mediciones de velocidad radial a través de la observación de cambios Doppler en el espectro de la estrella madre del planeta, este método ha constituido más del 20% de los hallazgos de exoplanetas.

A pesar de que ha sido un método eficiente en la localización de exoplanetas, tiene una debilidad y es que solo puede medir el movimiento a lo largo de la línea de por lo cual este método depende de una medición (o estimación) de la inclinación de la órbita del planeta para determinar la masa del planeta.

Otros métodos de exploración de exoplanetas son:

  • Fotometría de tránsito
  • Técnica, ventajas y desventajas.
  • Modulaciones de reflexión / emisión
  • Transmisión relativista
  • Variaciones elipsoidales
  • sincronización Pulsar
  • Tiempo de estrella variable
  • Tiempo de tránsito
  • Variación de duración del tránsito
  • Temporización mínima binaria eclipsante
  • Microlente gravitacional
  • Imagen directa
  • Detección de eco de llamarada y variabilidad
  • Imágenes de tránsito
  • Emisiones de radio magnetosféricas
  • Emisiones de radio aurorales
  • interferometría óptica
  • Interferometría modificada.

La NASA avala principalmente estos 5 métodos, para la exploración de exoplanetas.

  • Velocidad Radial.
  • Imágenes de Transito.
  • Imagen Directa.
  • Microlente gravitacional
  • Astrometría.

Además de los métodos de exploración que se han ido estableciendo para el estudio de exoplanetas, también se ha logrado desarrollar telescopios espaciales, los cuales están dedicados a la tarea de visualizar explorar y analizar exoplanetas.

Entre los telescopios espaciales, uno de los destacados en la localización de exoplanetas está el telescopio espacial Kepler, perteneciente a la NASA, a través de esta herramienta, se ha podido incrementar significativamente el número de exoplanetas descubiertos.

Keppler ha jugado un rol fundamental en el proceso de localización de exoplanetas, a través de él los astrónomos han logrado identificas más de 2.000 planetas los confirmados, lo cual hace que su registro de efectividad sea bastante importante dentro de los equipos de investigación.

También en la misma línea de investigación podemos encontrar un el telescopio Tess, uno de los más recientes que ha sido localizado por la NASA, con la misión de analizar alrededor de 20.000 exoplanetas y al cual se le han atribuido los más recientes hallazgos en materia de exoplanetas, como por ejemplo es el caso del hallazgo de un exoplaneta con 3 soles, el cual fue llamado LTT 1445Ab, situado a 22.5 años luz de la tierra. O la localización de un exoplaneta con posibilidad de ser habitable por sus características similares a la tierra, el cual se identificó con el nombre de GJ 357, situado a 31 años luz de la tierra.

La incorporación de nuevos sistemas y tecnología es constante, gracias a lo que se han logrado importantes avances científicos.

Pero no solo la tecnología ha jugado un rol primordial en el estudio de los exoplanetas, la observación experimentada juega un rol fundamental, pues esto permite constatar cada uno de los hallazgos, en el caso de los planetas extra solares, por ejemplo, su órbita no ocurre de una manera regular, estos pareciera que tienen un movimiento como especie de bamboleo, a lo cual han definido de la misma manera.

Este bamboleo ha sido un factor a través del cual la observación de los expertos permite confirmar la presencia de un exoplaneta, la forma de identificar este bamboleo es a través de la técnica doppler o velocidad radial.

El rango de investigación de los exoplanetas sigue expandiéndose, al igual que sucede con la tecnología y los métodos de observación válidos y certeros.

¿Cómo podemos definir las características de los exoplanetas?

Las características de los planetas extra solares, apenas están mostrando su diversidad dentro de la comunidad científica, sus formas tipos y conformación siguen siendo objeto de investigación dentro de los equipos científicos.

Los exoplanetas confirmados han ido arrojando datos bastante diversos, comenzando por sus tamaños, pues aunque la mayoría de los exoplanetas son gigantes, también se han evidenciado tamaños medios que no habían sido detectados en planetas dentro de nuestro sistema solar, algunos de los planetas confirmados han arrojado características similares a la tierra, lo cual podría sugerir la posibilidad de ser habitables, algunos son muy densos, otros son muy livianos, otros gaseosos, o rocosos, algunos de ellos dentro de zonas consideradas habitables, otros fuera de ellas.

Probablemente es muy prematuro intentar definir cualidades o características puntuales, sin embargo, existen algunas generalidades que han sido de utilidad para los investigadores.

Una de las características principales es la misma razón que la diferencia del resto de los planetas del sistema solar, y es precisamente el hecho de que su órbita se encuentra alrededor de otra estrella, otra de las cualidades es la forma irregular en la que estos planetas orbitan en su estrella, la cual origina un peculiar tipo de movimiento el cual ha sido uno de las herramientas que han permitido localizar estos exoplanetas.

¿Qué es una zona habitable?

La zona habitable, es aquella distancia entre el planeta y la estrella donde se encuentra su órbita, la cual definiría su capacidad o no, de albergar agua en estado líquido, lo cual es indispensable para el desarrollo de vida. En función a ello, esta distancia es la que determinaría que flujo de radiación incidente (energía que transporta), permita la presencia de agua en estado líquido.

Para explicarlo de una manera más simple, si un planeta está demasiado cerca de la estrella donde se encuentra su órbita, entonces probablemente este sea demasiado caliente, mientras que, si se encuentra demasiado lejos, podría ser demasiado frio para tener agua en estado líquido.

De igual manera, para que una zona pueda ser habitable, también deben ser evaluados factores como la excentricidad orbital (manera en que su órbita alrededor de otro cuerpo se desvía de una circunferencia perfecta), la rotación planetaria (movimiento de cambio de orientación de un cuerpo), su composición atmosférica o la existencia de fuentes de calor.

Localizar zonas habitables, es uno de los proyectos de investigación que han surgido tras la identificación de exoplanetas confirmados.

Se han determinado distintos tipos de zonas habitables,

  • Zona de habitabilidad ultravioleta, la cual se encuentra delimitada por la cantidad de radiación UV tolerable para el ADN
  • Zona de habitabilidad galáctica, determinada por el flujo de radiación incidente permitiría la presencia de agua en estado líquido sobre
  • Potencial para la vida, determinada por su capacidad de desarrollo de vida, generalmente dentro de este tipo de zona habitable estaría el foco principal de investigación

¿Cuántos exoplanetas han sido descubiertos?

Hablar de cifras, es un tema en ocasiones un tanto controversial, algunos reportes contabilizan cifras mayores o menores, sin embargo, en algunos de los reportes.

La realidad es que muchos contabilizan cifras oficiales, mientras otros toman datos extra oficiales para tener datos más actualizados.

Dentro de los datos oficiales, se logra obtener una cifra muy modesta en relación a las estimaciones que tienen los científicos sobre el número de exoplanetas que podrían ir completando dentro de los catálogos oficiales.

En los últimos reportes de la NASA, publicados en su página oficial al 23 de febrero este reportaba las siguientes cifras:

  • 4126, planetas confirmados, los cuales han sido validados a través de uno o más métodos de localización de exoplanetas
  • 5011 candidatos de la nasa, los cuales están contemplados dentro de los descubrimientos de misiones que son posibles, pero hasta el momento no han sido confirmados
  • 3060 sistemas planetarios, correspondiente a la identificación de estrellas con planetas confirmados.

También se han localizado otros datos interesantes acerca de las cifras de exoplanetas, donde se contempla.

  • 3264 planetas confirmados localizados en 2969 sistemas.
  • 695 sistemas contienen más de un planeta.
  • 1.264 exoplanetas confirmados son gigantes de hielo.
  • 1043 exoplanetas confirmados son gigantes gaseosos.
  • 781 mundos han sido clasificados como “supertierras”
  • 352 exoplanetas confirmados son de tipo terrestre

Cada una de las cifras están a sujetas a constantes variaciones, no solo dependiendo de la fuente, sino que además del dinamismo con el cual se van obteniendo nuevos resultados hace que sean variables que se modifican con mucha frecuencia.

Hechos recientes que impulsan las investigaciones de exoplanetas

No ha sido un secreto, la velocidad con la que se han ido obteniendo logros en materia de exoplanetología, desde que se pudo confirmar la presencia del primer exoplaneta descubierto y es gracias a ello que el área de investigación y desarrollo de tecnología, ha podido ir incorporando avances significativos importantes para el respaldo de los proyectos de investigación.

Dentro de estos avances tecnológicos, hemos podido conocer que, se ha desarrollado un sistema de calibración, denominado “peine de frecuencias láser”, este sistema fue desarrollado con la intención de obtener un mecanismo a través del cual se pueda agilizar la localización e identificación de planetas similares a la tierra, para que a partir de sus resultados se puedan desarrollar proyectos de factibilidad de vida en este tipo de planetas

El sistema de Peine de Frecuencia Laser, fue un proyecto desarrollado por Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, el cual se logró en colaboración con el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), quien es el organismo facultado para determinar la efectividad del sistema.

El Peine de Frecuencia Laser, fue diseñado para detectar aquellos exoplanetas con características similares a la tierra, o que tengan su órbita en una estrella similar al Sol en su zona de habitabilidad, de la misma forma, poder evaluar que estos exoplanetas tengan la distancia adecuada entre él y la estrella donde se encuentra su órbita, dado que estas son las condiciones indispensables para poder encontrar agua en estado líquido, lo cual es el primer indicio de la posibilidad de desarrollo de vida.

El Instituto de Astrofísica de Canarias, ha puesto a prueba este sistema, obteniendo como resultado un nivel de altísima precisión, lo cual, sin lugar a dudas, permite un importante logro para el desarrollo de investigación.

Los resultados que espera puedan lograrse a través de este sistema son bastante ambiciosos, y ponen un paso adelante a la comunidad científica.

A pesar de que el sistema es reciente, estamos seguros de que pronto estará dando muestras y resultados interesantes en torno a la investigación de exoplanetas.

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