Un telescopio intentará fotografiar 27 exoplanetas gigantes: cómo funcionará la misión

Investigadores de la Universidad de Míchigan y de la Universidad de Arizona publicaron en la revista arXiv un estudio que propone 27 exoplanetas gigantes como objetivos de observación para el Telescopio Espacial Lazuli, una misión privada prevista para 2029. El trabajo plantea analizar la luz que esos planetas reflejan de sus estrellas para estudiar sus atmósferas.

La selección está pensada para el Coronógrafo Extrasolar, uno de los tres instrumentos que llevará Lazuli. Este dispositivo reducirá el brillo de las estrellas para intentar distinguir los planetas que orbitan a su alrededor, un desafío debido a la enorme diferencia de luminosidad entre ambos objetos.

Los autores del trabajo son Logan Pearce, del Departamento de Astronomía de la Universidad de Míchigan, y Ewan Douglas, del Observatorio Steward de la Universidad de Arizona.

Su propuesta busca concentrar el tiempo de observación en planetas cuyas órbitas ya son conocidas, en lugar de realizar búsquedas abiertas en el cielo.

Lazuli es un proyecto financiado por Eric Schmidt, exdirector ejecutivo de Google. Tendrá un espejo de 3 metros de diámetro, frente a los 2,4 metros del telescopio espacial Hubble, y su lanzamiento está programado para 2029.

El estudio propone mirar la luz que los planetas devuelven a sus estrellas

Las imágenes directas de exoplanetas obtenidas hasta ahora se basaron, en general, en la radiación térmica de estos mundos. Los planetas jóvenes conservan calor de su formación y emiten más energía en el infrarrojo, por lo que son los candidatos más accesibles con ese método.

Con el paso del tiempo, los planetas se enfrían y su señal térmica disminuye. El equipo detrás del nuevo trabajo plantea utilizar luz estelar reflejada, es decir, la radiación de la estrella que llega a la atmósfera del planeta y es enviada de vuelta al espacio.

“La detección y caracterización directa de las atmósferas de exoplanetas mediante la luz estelar reflejada permite investigar la composición de sistemas de exoplanetas maduros”, señalaron los investigadores en el estudio.

El método tendría una ventaja adicional: las observaciones en longitudes de onda visibles ofrecen una resolución más alta que las infrarrojas. Esto ayudaría a detectar planetas situados a una distancia aparente menor de sus estrellas, siempre que el coronógrafo consiga suprimir el resplandor estelar.

La investigación se concentra en gigantes gaseosos, comparables por su tamaño a Júpiter o Saturno. Estos cuerpos no son objetivos directos en la búsqueda de vida, aunque el análisis de sus atmósferas puede ayudar a comprender los procesos químicos y físicos que ocurren en otros sistemas planetarios.

Los tiempos de exposición obligan a elegir planetas con órbitas conocidas

Observar un planeta junto a su estrella exige separar dos fuentes de luz con un contraste extremo. Para los objetivos de Lazuli, los autores estiman una diferencia de brillo de entre una parte en 10 millones y una en 1.000 millones.

Esa dificultad se traduce en observaciones prolongadas, que podrían requerir de decenas a cientos de horas por objetivo. El estudio sostiene que una campaña sin información previa sería poco eficiente para un observatorio con un espejo de 3 metros.

La propuesta prioriza planetas cuyos movimientos orbitales se conocen con precisión. Con esos datos, los astrónomos pueden elegir el momento en que el planeta se encuentra más separado de su estrella desde la perspectiva del telescopio, una condición necesaria para que pueda ser detectado.

“La eficacia de una campaña puede mejorarse drásticamente al centrarse en planetas conocidos y aprovechar información orbital previa”, indicaron Pearce y Douglas.

La lista incluye a 55 Cancri d y Beta Pictoris b

Uno de los objetivos propuestos es 55 Cancri d, un gigante gaseoso que orbita una estrella situada a unos 41 años luz de la Tierra. Por sus características, suele ser descrito como un posible análogo de Júpiter.

También figura HD 181433 d, un planeta con una órbita muy excéntrica. El sistema incluye una supertierra de período ultracorto, un tipo de planeta que completa su recorrido alrededor de su estrella en pocos días.

La lista incorpora además a Beta Pictoris b, uno de los primeros exoplanetas obtenidos mediante imágenes directas. Orbita una estrella joven que está rodeada por un disco de escombros compuesto por polvo y restos de cuerpos menores.

Los 27 candidatos abarcan edades y temperaturas que no se habían estudiado de este modo en campañas de imagen directa, según el trabajo. La mayoría se encuentra alrededor de estrellas semejantes al Sol o más calientes; solo uno orbita una enana M, una estrella pequeña y fría.

Los investigadores prevén que algunos de estos planetas también puedan ser observados por el Telescopio Espacial Nancy Grace Roman, de la NASA, y por METIS, un instrumento del Telescopio Extremadamente Grande que se construye en Chile.

Roman contará con un coronógrafo destinado a probar tecnologías para la observación de exoplanetas. METIS medirá, entre otros datos, la emisión térmica de planetas fuera del Sistema Solar. Reunir información obtenida en luz visible e infrarroja permitiría comparar sus temperaturas, nubes y composición atmosférica.

La selección busca ampliar la imagen directa de planetas gigantes hacia objetos más fríos y maduros. El lanzamiento de Lazuli está previsto para 2029 y determinará si el coronógrafo puede llevar a cabo la campaña propuesta en el estudio.