Un astropeine para descubrir exoplanetas como la Tierra

MADRID, 15 Oct. (@CIENCIAPLUS) -

   Astrónomos del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofisica trabajan en un dispositivo óptico de gran alcance que medirá la fuerza gravitacional precisa de Venus sobre el Sol.

   Si tienen éxito, esta nueva tecnología se utilizará para la búsqueda de exoplanetas similares a la Tierra que orbitan estrellas lejanas.

   "Estamos construyendo un telescopio que nos permitirá ver el Sol de la manera en que veríamos otras estrellas", dijo David Phillips, científico del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica. Junto a Chih-Hao Li, investigador asociado en este centro, describirá el dispositivo en la reunión anual The Optical Society's (OSA), que se celebra 19 al 23 10 en Tucson, Arizona. Li es el autor principal del artículo, el cual cuenta con 12 colaboradores.

   Los astrónomos han identificado más de 1.700 exoplanetas, algunos tan lejanos como cientos de años luz de distancia. La mayoría fueron descubiertos por el método de tránsito tradicional, que mide la disminución de brillo cuando un planeta que orbita una estrella distante tránsita por su luminoso cuerpo y se mueve directamente entre la Tierra y la estrella. Esto proporciona información sobre el tamaño del planeta, pero no de su masa.

   Li y Phillips están desarrollando una nueva tecnología basada en láser conocido como el astro-peine verde para su uso con el "método de la velocidad radial", que ofrece información complementaria sobre la masa del planeta distante. A partir de esta información, los astrónomos serán capaces de determinar si los exoplanetas lejanos que se descubren son mundos rocosos como la Tierra o gigantes gaseosos como Júpiter menos. El método es lo suficientemente preciso como para ayudar a los astrónomos a identificar planetas similares a la Tierra en la "zona habitable", la distancia orbital donde puede existir agua en estado líquido.

   El método de la velocidad radial funciona midiendo cómo la gravedad del exoplaneta cambia la luz emitida por su estrella. A medida que los exoplanetas giran alrededor de una estrella, la gravedad que tira de la estrella cambia la velocidad con que se mueve hacia o lejos de la Tierra en una pequeña cantidad. La estrella se acelera ligeramente a medida que se acerca a la Tierra. Para un observador en la Tierra, las crestas de las ondas de luz que llegan de la estrella se ven entonces más juntas y azules de lo que deberían, por lo que parecen tener una mayor frecuencia. Mientras se alejan de la estrella, las ondas se mueven más separadas y las frecuencias parecen menores y más rojas.

   Este cambio de frecuencia basado en el movimiento se conoce como el desplazamiento Doppler. Los astrónomos lo miden al capturar el espectro de una estrella en los píxeles de una cámara digital y ver cómo cambia con el tiempo.

NUEVO ESPECTRÓGRAFO

    Los mejores espectrógrafos actuales sólo son capaces de medir desplazamientos Doppler causados por los cambios de velocidad de 1 metro por segundo o más. Solamente los gigantes de gas grandes o "súper-Tierras" cerca de sus estrellas madre tienen la gravedad suficiente para provocar esos cambios.

    El nuevo astro-peine que Li, Phillips y sus colegas están desarrollando, sin embargo, será capaz de detectar desplazamientos Doppler tan pequeños como de 10 centímetros por segundo - lo suficientemente pequeño como para encontrar planetas en la zona habitable similares a la Tierra, incluso de cientos a años luz de distancia.

   "El astro-peine funciona mediante la inyección de 8.000 líneas de luz láser en el espectrógrafo. Golpea los mismos píxeles que las estrellas de la misma longitud de onda. Esto crea un conjunto de peine de líneas que nos permite mapear el espectrógrafo de hasta 1/10000 de un píxel. Así que si hay luz sobre esta sección del pixel, se puede decir la longitud de onda precisa ", explicó Phillips.

   "Al calibrar el espectrógrafo de esta manera, podemos tener en cuenta los cambios muy pequeños en la temperatura o la humedad que afectan al rendimiento del espectrógrafo. De esta manera, podemos comparar los datos que tomamos esta noche con los datos de la misma estrella hace cinco años y encontrar aquellos muy pequeños desplazamientos Doppler ", dijo.

   Li y sus co-investigadores fueron pioneros en la astro-peine hace varios años, pero sólo funcionaba con luz infrarroja y azul. Su nueva versión del astro-peine permite a los astrónomos medir la luz verde - que es mejor para la búsqueda de exoplanetas. "Las estrellas que miramos son más brillantes en el rango visible verde, y esta es la gama para que los espectrógrafos están construidos", dijo Phillips.

   La construcción de la astro-peine verde era un reto, ya que los investigadores necesitan convertir la luz láser roja en frecuencias verdes. Lo hicieron por la fabricación de fibras pequeñas que convierten de un solo color de luz a otro.

   Los investigadores planean probar el astro-peine verde apuntándolo a nuestro sol, y analizar en su espectro si se puede encontrar Venus y redescubrir su período característico de revolución, su tamaño, su masa y su composición.

   "Sabemos mucho sobre Venus, y podemos comparar nuestras respuestas con lo que ya sabemos, por lo que estaremos más seguros de nuestras respuestas cuando señalemos nuestros espectrógrafos a estrellas distantes", dijo Li.