Los astrónomos sondean constantemente los cielos en busca de lo inesperado. Están dispuestos a aceptar nuevas ideas que pueden reemplazar la sabiduría de años pasados.
Pero hay una excepción a la regla: la búsqueda de Earth 2.0. Aquí no queremos encontrar lo inesperado, sino lo esperado. Queremos encontrar un planeta tan similar al nuestro, que casi podamos llamarlo hogar.
Si bien, no podemos imaginar exactamente estos planetas con suficiente detalle para ver si uno es un mundo acuático con deliciosas plantas verdes y civilizaciones, podemos usar métodos indirectos para encontrar un planeta "similar a la Tierra": un planeta con una masa similar y radio a la tierra.
Solo hay un problema: las técnicas actuales para medir la masa de un exoplaneta son limitadas. Hasta la fecha, los astrónomos miden la velocidad radial (pequeñas oscilaciones en la órbita de una estrella cuando la fuerza gravitacional de su exoplaneta tira de ella) para obtener la relación de masa planeta-estrella.
Pero dado que la mayoría de los exoplanetas se detectan a través de su señal de tránsito, se sumerge en la luz cuando un planeta pasa frente a su estrella anfitriona, ¿no sería genial si pudiéramos medir su masa solo con este método? Bueno, los astrónomos del MIT han encontrado la manera.
La estudiante graduada Julien de Wit y la becaria de MacArthur Sara Seager han desarrollado una nueva técnica para determinar la masa utilizando solo la señal de tránsito de un exoplaneta. Cuando un planeta transita, la luz de la estrella pasa a través de una capa delgada de la atmósfera del planeta, que absorbe ciertas longitudes de onda de la luz de la estrella. Una vez que la luz estelar llegue a la Tierra, quedará impresa con las huellas químicas de la composición de la atmósfera.
El llamado espectro de transmisión permite a los astrónomos estudiar las atmósferas de estos mundos alienígenas.
Pero aquí está la clave: un planeta más masivo puede aferrarse a una atmósfera más espesa. Entonces, en teoría, la masa de un planeta podría medirse en función de la atmósfera o solo del espectro de transmisión.
Por supuesto, no existe una correlación uno a uno o lo habríamos descubierto hace mucho tiempo. La extensión de la atmósfera también depende de su temperatura y del peso de sus moléculas. El hidrógeno es tan ligero que se escapa de una atmósfera más fácilmente que, por ejemplo, el oxígeno.
Así que de Wit trabajó a partir de una ecuación estándar que describe la altura de la escala: la distancia vertical sobre la cual disminuye la presión de una atmósfera. La medida en que la presión disminuye depende de la temperatura del planeta, la fuerza gravitacional del planeta (también conocida como masa) y la densidad de la atmósfera.
Según el álgebra básica: conocer cualquiera de estos tres parámetros nos permitirá resolver el cuarto. Por lo tanto, la fuerza gravitacional del planeta, o masa, puede derivarse de su temperatura atmosférica, perfil de presión y densidad, parámetros que pueden obtenerse solo en un espectro de transmisión.
Con el trabajo teórico detrás de ellos, de Wit y Seager utilizaron el caliente Jupiter HD 189733b, con una masa ya bien establecida, como un estudio de caso. Sus cálculos revelaron la misma medición de masa (1,15 veces la masa de Júpiter) que la obtenida por las mediciones de velocidad radial.
Esta nueva técnica podrá caracterizar la masa de exoplanetas basándose solo en sus datos de tránsito. Mientras que los Júpiter calientes siguen siendo el objetivo principal de la nueva técnica, de Wit y Seager pretenden describir planetas similares a la Tierra en el futuro cercano. Con el lanzamiento del telescopio espacial James Webb programado para 2018, los astrónomos deberían poder obtener la masa de mundos mucho más pequeños.
El artículo ha sido publicado en Science Magazine y ahora está disponible para descargar en una forma mucho más larga aquí.
