Buscando mundos lejos hacia fuera y errantes

Cuando un exoplaneta pasa por delante de una estrella más distante, su gravedad hace que la trayectoria de la luz de las estrellas se curve, y en algunos casos, resultados en un breve brillo del fondo de la estrella vista por un telescopio. La animación artística ilustra este efecto. Este fenómeno de microlensing gravitacional permite a los científicos buscar exoplanetas que son demasiado lejano y oscuro para detectarlos de cualquier otra forma. Imagen crédito: NASA Ames/JPL-Caltech/T. Pyle

Los astrónomos han hecho grandes progresos en el descubrimiento de planetas fuera de nuestro sistema solar, llamados "exoplanetas". De hecho, en los últimos 20 años se han detectado exoplanetas más de 5.000 más allá de los ocho planetas que llaman a nuestro sistema solar casero.

La mayoría de estos exoplanetas ha sido encontrados acurrucados a su estrella en una órbita (o año) en horas, días o semanas, mientras que algunos han sido encontrados orbitando como la Tierra es del Sol, tomar un Tierra circulando en un año. Pero, ¿qué pasa con esos mundos que orbitan mucho más lejos hacia fuera, como Júpiter y Saturno o, en algunos casos, libre-flotante exoplanetas que estàn por su propia cuenta y no tienen ninguna estrella para llamar a casa? De hecho, algunos estudios sugieren que puede haber más flotante exoplanetas que estrellas en nuestra galaxia.

Esta semana, la misión de K2 de la NASA, la misión del telescopio espacial Kepler y otros observatorios terrestres, se han unido para un experimento global en la observación de exoplanetas, Su misión: encuesta de millones de estrellas hacia el centro de nuestra galaxia Vía Láctea en busca de estrellas distantes puestos planetarios y exoplanetas que vagan entre las estrellas.

Mientras que la caza de planeta con las técnicas actuales han preferido encontrar exoplanetas cerca de su Sol, las regiones exteriores de un sistema planetario han sido en gran parte inexploradas. En el kit de herramientas de detección de exoplanetas, los científicos tienen una técnica muy adecuada para los alcances más lejanos y los espacios entre las estrellas de búsqueda. Esta técnica se llama microlensing gravitacional.

Microlensing gravitacional

Para este experimento, los astrónomos confían en el efecto de una fuerza fundamental familiar de la naturaleza para ayudar a detectar la presencia de éstos hasta ahora hacia fuera de los mundos--gravedad. La gravedad de objetos masivos como estrellas y planetas produce un notable efecto sobre otros objetos cercanos.

Pero la gravedad influye también en la luz, deflexión o deformación en la dirección de la luz que pasa cerca de objetos masivos. Este efecto de flexión puede hacer que la gravedad actúe como una lente, concentrando la luz de un objeto distante, como una lupa puede enfocar la luz del Sol. Los científicos pueden aprovechar el efecto de deformación mediante la medición de la luz de estrellas distantes, buscando una iluminación que puede ser causada por un objeto masivo, como un planeta, que pasa entre un telescopio y una estrella distante de fondo. Tal detección podría revelar un oculto exoplaneta.

"La posibilidad de que la misión de K2 utilice la gravedad para ayudarnos a explorar exoplanetas es uno de los más fantásticos experimentos astronómicos de la década," dijo Steve Howell, científico del proyecto Kepler de la NASA y K2 las misiones en el centro de investigación Ames de la NASA en Silicon Valley de California. "Estoy feliz de ser parte de esta campaña de K2 y esperamos a los muchos descubrimientos que se harán".

Este fenómeno de microlensing gravitacional--"micro" porque el ángulo que se desvía la luz es pequeño--es el efecto para el cual los científicos buscarán durante los próximos tres meses. Como un exoplaneta pasa por delante de una estrella más distante, su gravedad hace que la trayectoria de la luz de las estrellasse curve y en algunos casos los resultados en un breve brillo de la estrella de fondo como se ve por el Observatorio.

Los lente eventos causados por un exoplaneta flotante último del orden de un día o dos, haciendo la mirada continua de la nave espacial Kepler un activo inestimable para esta técnica.

"Estamos aprovechando la oportunidad utilizar la cámara únicamente sensible de Kepler para detectar planetas de una manera diferente", dijo Geert Barentsen, científico de investigación de Ames.
Los observatorios terrestres registra mediciones simultáneas de estos eventos en breve. Desde sus diferentes puntos de vista, el espacio y la Tierra, las mediciones pueden determinar la ubicación de la lente objeto del primer plano a través de una técnica llamada paralaje.

"Esta es una oportunidad única para la misión de K2 y observatorios terrestres realizar un estudio dedicado de amplio campo de microlensing cerca del centro de nuestra galaxia," dijo Paul Hertz, director de la división de Astrofísica en la dirección de misiones de ciencia de la NASA en la sede de la agencia en Washington. "Este estudio primero de su clase sirve como una prueba de concepto para NASA amplio campo infrarrojo encuesta telescopio (WFIRST), que se lanzará en el 2020s para realizar un estudio de microlensing más grande y más profundo. Además, debido a que la nave espacial Kepler està cerca de 100 millones millas de la Tierra, las mediciones simultáneas basadas en el espacio y en el suelo utilizará la técnica de paralaje para caracterizar mejor los sistemas de producción de estas amplificaciones de luz."

Para entender el paralaje, extienda su brazo y levante el pulgar. Cerrar un ojo y centrarse en el dedo pulgar y luego hacer lo mismo con el otro ojo. El pulgar parece moverse según el punto de vista. Para que los seres humanos determinen la distancia y tener percepción de profundidad, los puntos de vista, los ojos, usan paralaje.

La nave espacial se vuelve

La nave espacial Kepler ruta con la Tierra que orbita al Sol y se precisa normalmente de la Tierra durante la misión de K2. Pero esta orientación significa que la parte del cielo, que està siendo observado por la nave espacial no puede generalmente ser observada desde la Tierra al mismo tiempo, ya que es sobre todo en el cielo durante el día.

Para permitir simultáneas observaciones basadas en Tierra, los ingenieros de operaciones de vuelo en el laboratorio de atmosférica y física espacial en la Universidad de Colorado en Boulder y Ball Aerospace realizará una maniobra de dar vuelta la nave y apuntar el telescopio en el vector de velocidad hacia adelante. Así, en vez de buscar hacia donde ha estado, se verá la nave espacial en dirección a donde va.

Esta alineación también dará una oportunidad de observación de la Tierra y la Luna al cruzar el campo de visión de la nave espacial. El 14 de abril a las 11:50 a.m. PDT (18:50 UT), Kepler estarà grabando una imagen de fotograma completo. Se publicará el resultado de esa imagen para el archivo público en junio, una vez que se haya descargado y procesado los datos. Kepler mide el cambio en el brillo de los objetos y resuelve color o características físicas de un objeto observado.

Observación de la Tierra

Para alcanzar los objetivos de este importante ejercicio de investigación y comunidad en previsión de WFIRST, búsqueda de camino aproximadamente dos docenas de observatorios en la Tierra en seis continentes observarán en concierto con K2. Cada uno contribuye a varios aspectos de la experiencia y le ayudará a explorar la distribución de los exoplanetas a través de una gama de sistemas estelares y distancias.

Estos resultados ayudarán en nuestra comprensión de las arquitecturas de sistema planetario, así como la frecuencia de exoplanetas en nuestra galaxia.

Para una lista completa de participantes de observatorios, como referencia el documento que define la experiencia: 9 de la campaña de la misión de K2.

Durante el período de observación de aproximadamente 80 días o campaña, los astrónomos esperan descubrir más de 100 eventos, diez o más de que tengan firmas de exoplanetas ocupando regímenes relativamente inexplorados del espacio de parámetros de lentes.

Ames gestiona a las misiones Kepler y K2 para la dirección de misiones de ciencia de la NASA. Laboratorio de propulsión a chorro de la NASA en Pasadena, California, logró el desarrollo de la misión Kepler. Ball Aerospace & Technologies Corporation opera el sistema de vuelo con el apoyo del laboratorio de atmosférica y física espacial en la Universidad de Colorado en Boulder.

Whitney Clavin
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California
818-354-4673
whitney.clavin@jpl.nasa.gov

Michele Johnson
Ames Research Center, Moffett Field, Calif.
650-604-6982
michele.johnson@nasa.gov

Traducción: El Quelonio Volador