Cómo se realizó el catálogo de exoplanetas potencialmente habitables

El Telescopio Espacial TESS y el programa TESS-Keck Survey permitieron un avance significativo al identificar mundos lejanos. Por qué los datos obtenidos y analizados por los astrofísicos ofrecen una nueva visión sobre la diversidad planetaria

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Conocer la masa y el radio de los exoplanetas es fundamental para entender su formación y composición (NASA/Daniel Rutter)
Conocer la masa y el radio de los exoplanetas es fundamental para entender su formación y composición (NASA/Daniel Rutter)

El esfuerzo por hallar exoplanetas brindó muchos frutos en el último tiempo. Desde Poltergeist, que fue el primer planeta extrasolar detectado en 1992 y que orbita a un tipo de estrella de neutrones denominada púlsar, se encontraron miles de mundos con características peculiares que ayudan a los expertos a comprender la historia evolutiva y la composición del universo.

Algunos de ellos son: 51 Pegasi b, descubierto en 1995 y el primer exoplaneta hallado que orbita alrededor de una estrella similar al Sol; Kepler-16 b que se encuentra en un sistema estelar compuesto por dos estrellas; WASP-12b, que orbita tan cerca de su astro que está siendo progresivamente consumido; 55 Cancri e que es tan caliente que está completamente cubierto por lava y podría tener una atmósfera secundaria.

Más allá de estos hallazgos, enfocar la mirada en mundos lejanos a la Tierra, y externos al sistema solar, generó el desarrollo de varios programas espaciales para lograr detectar nuevos planetas. Este es el caso del Telescopio Espacial TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), que se encuentra en funcionamiento desde 2018. A partir de sus observaciones, se lograron localizar alrededor de 400 planetas.

Para conocer las propiedades de estos nuevos mundos, se implementó el programa TESS-Keck Survey, que permite conocer la masa, radio y densidad de los cuerpos celestes a través de mediciones de velocidad radial (RV). Gracias a esto, un grupo de investigadores logró conformar un catálogo que incluye a los más recientes exoplanetas, y posibles candidatos, con propiedades definidas.

Durante tres años, científicos analizaron datos del TESS y del Observatorio WM Keck para catalogar exoplanetas y sus características (W. M. KECK OBSERVATORY/ADAM MAKARENKO)
Durante tres años, científicos analizaron datos del TESS y del Observatorio WM Keck para catalogar exoplanetas y sus características (W. M. KECK OBSERVATORY/ADAM MAKARENKO)

“Relativamente pocos de los exoplanetas conocidos hasta ahora tienen una medida tanto de masa como de radio. La combinación de estas mediciones nos dice de qué podrían estar hechos los planetas y cómo se formaron”, declaró Stephen Kane, astrofísico de UC Riverside e investigador principal del estudio TESS-Keck en un comunicado de prensa. Es importante conocer cómo se encuentran conformados los exoplanetas, ya que no solo ayudaría a comprender al espacio exterior, sino también al sistema solar y al lugar que ocupa en el cosmos.

Mediciones que sirvieron para conformar el catálogo

El TESS, como su nombre en inglés lo indica, utiliza el método de tránsito para identificar exoplanetas. Esto significa que observa “caídas pequeñas en el brillo de una estrella causadas por un planeta en órbita”, según explican desde la NASA. De esta manera, se puede determinar cuántos cuerpos celestes conforman un sistema, con qué frecuencia orbitan su astro y de qué tamaño estimado son.

Sin embargo, existe otra manera de estudiar planetas extrasolares que permite obtener datos precisos sobre su masa. Se trata del método de velocidad radial, el cual logra percibir el movimiento de las estrellas que es provocado por la gravedad de los planetas en órbita según su densidad. Nota este tambaleo estelar gracias al cambio de frecuencia y, por ende, de color de la luz emitida por la estrella con respecto al observador, fenómeno conocido como el efecto Doppler. Cuando el astro se acerca al telescopio, su brillo se torna azul, ya que las frecuencias de onda son más cortas, mientras que cuando se aleja toma un color más rojizo debido a que las ondas se alargan.

La comparación entre sistemas planetarios requiere que compartan características básicas, como estrellas de tipo-G similares al Sol (NASA/Daniel Rutter)
La comparación entre sistemas planetarios requiere que compartan características básicas, como estrellas de tipo-G similares al Sol (NASA/Daniel Rutter)

Durante tres años, el grupo de científicos analizó los datos del TESS y los obtenidos debido al Observatorio WM Keck en Maunakea, Hawaii para realizar un catálogo que incluya no solo los planetas, sino también sus características de tamaño y masa. “Analizaron más de 13.000 mediciones de velocidad radial (RV) para calcular las masas de 120 planetas confirmados, más seis planetas candidatos, repartidos por el cielo del norte”, comentaron desde UC Riverside.

En el listado detallado de los exoplanetas se encuentran tanto peculiares con condiciones extremas e inimaginables, como también otros que serían potenciales anfitriones de vida extraterrestre. Además, la NASA también tiene un catálogo que se actualiza diariamente gracias a los aportes de los investigadores, y ofrece visualizaciones ilustrativas y datos de sistemas planetarios, planetas individuales y estrellas.

Planetas que orbitan estrellas similares al Sol

La importancia de los resultados de masa y densidades de los exoplanetas son relevantes para entender al universo y, más específicamente, al sistema solar, su evolución y conformación, además de determinar si la probabilidad de su existencia es alta o baja.

El método de velocidad radial detecta exoplanetas a través del tambaleo estelar causado por su gravedad.
(NASA/JPL-Caltech)
El método de velocidad radial detecta exoplanetas a través del tambaleo estelar causado por su gravedad. (NASA/JPL-Caltech)

Esto significa que, a la hora de relacionar un sistema con otro, estos deben compartir características básicas para que sea útil su comparación. Una propiedad esencial es la de que mantengan en su centro el mismo tipo de estrella, en este caso una de tipo-G similar al Sol en tamaño y brillo. Sería ineficaz comparar al sistema solar con un grupo de planetas que se encuentren orbitando, por ejemplo, una gigante roja de mayor masa, pero menor temperatura. Las condiciones de zona habitable, cantidad de radiación presente, temperatura y la gravedad ejercida cambian radicalmente debido a la diferencia entre estrellas.

Por otro lado, la diversidad de sistemas se hace evidente también a partir de los tamaños de los planetas que los componen. “Los planetas más pequeños que Neptuno, pero más grandes que la Tierra, son los mundos más predominantes en nuestra galaxia, pero están ausentes de nuestro propio sistema solar. Cada vez que se descubre uno nuevo, recordamos cuán diverso es nuestro Universo y que nuestra existencia en el cosmos puede ser más única de lo que podemos entender”, explicó Daria Pidhorodetska, autora de un artículo en el que se describe un mundo con la mitad del tamaño de Neptuno que orbita su estrella en tan solo 19 días.

Desde la UC Riverside destacan además, por ejemplo, la importancia del hallazgo de planetas “sub-Saturno”, que tienen un tamaño y una masa que se encuentra entre las de Neptuno y Saturno, orbitando alrededor de una estrella similar al Sol. Uno de ellos es TOI-1386 b, hallado recientemente, el cual completa una órbita alrededor de su estrella en 26 días. En el mismo sistema se encuentra otro planeta con una masa mayor, TOI-1386 c, que tarda 227 días en orbitar el astro. “Existe un debate en curso sobre si los planetas sub-Saturno son realmente raros o si simplemente somos malos para encontrar planetas como estos”, dijo la científica Michelle Hill.

Estos descubrimientos ponen en evidencia que todavía quedan muchas dudas por responder en relación con lo común o extraordinario que podría ser el sistema solar y, por ende, la existencia de vida como la conocemos.

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