¡Bienvenido de nuevo a nuestra serie sobre métodos de caza de exoplanetas! Hoy, observamos el método curioso y único conocido como microlente gravitacional.
La búsqueda de planetas extrasolares seguramente se ha intensificado en la última década. Gracias a las mejoras realizadas en tecnología y metodología, el número de exoplanetas que se han observado (a partir del 1 de diciembre de 2017) ha alcanzado los 3.710 planetas en 2.780 sistemas estelares, con 621 sistemas con múltiples planetas. Desafortunadamente, debido a varios límites que los astrónomos se ven obligados a enfrentar, la gran mayoría ha sido descubierta utilizando métodos indirectos.
Uno de los métodos más comúnmente utilizados para detectar indirectamente exoplanetas se conoce como microlente gravitacional. Esencialmente, este método se basa en la fuerza gravitacional de objetos distantes para doblar y enfocar la luz proveniente de una estrella. A medida que un planeta pasa frente a la estrella en relación con el observador (es decir, hace un tránsito), la luz se sumerge de manera medible, que luego se puede utilizar para determinar la presencia de un planeta.
A este respecto, Gravitational Microlensing es una versión reducida de Gravitational Lensing, donde se usa un objeto intermedio (como un cúmulo de galaxias) para enfocar la luz proveniente de una galaxia u otro objeto ubicado más allá. También incorpora un elemento clave del método de tránsito altamente efectivo, donde las estrellas son monitoreadas por caídas de brillo para indicar la presencia de un exoplaneta.
Descripción:
De acuerdo con la Teoría de la relatividad general de Einstein, la gravedad hace que el tejido del espacio-tiempo se doble. Este efecto puede hacer que la luz afectada por la gravedad de un objeto se distorsione o se doble. También puede actuar como una lente, haciendo que la luz se enfoque más y haciendo que los objetos distantes (como las estrellas) parezcan más brillantes para un observador. Este efecto ocurre solo cuando las dos estrellas están casi exactamente alineadas con respecto al observador (es decir, una ubicada frente a la otra).
Estos "eventos de lentes" son breves, pero abundantes, ya que la Tierra y las estrellas en nuestra galaxia siempre se mueven una con respecto a la otra. En la última década, se han observado más de mil eventos de este tipo, y por lo general duraron unos pocos días o semanas a la vez. De hecho, este efecto fue utilizado por Sir Arthur Eddington en 1919 para proporcionar la primera evidencia empírica de la Relatividad General.
Esto tuvo lugar durante el eclipse solar del 29 de mayo de 1919, donde Eddington y una expedición científica viajaron a la isla de Príncipe frente a la costa de África occidental para tomar fotos de las estrellas que ahora eran visibles en la región alrededor del Sol. Las imágenes confirmaron la predicción de Einstein al mostrar cómo la luz de estas estrellas se desplazó ligeramente en respuesta al campo gravitacional del Sol.
La técnica fue propuesta originalmente por los astrónomos Shude Mao y Bohdan Paczynski en 1991 como un medio para buscar compañeros binarios para las estrellas. Andy Gould y Abraham Loeb refinaron su propuesta en 1992 como un método para detectar exoplanetas. Este método es más efectivo cuando se buscan planetas hacia el centro de la galaxia, ya que el bulbo galáctico proporciona una gran cantidad de estrellas de fondo.
Ventajas:
La microlente es el único método conocido capaz de descubrir planetas a distancias realmente grandes de la Tierra y es capaz de encontrar el más pequeño de los exoplanetas. Mientras que el método de velocidad radial es efectivo cuando se buscan planetas a una distancia de hasta 100 años luz de la Tierra y la fotometría de tránsito puede detectar planetas a cientos de años luz de distancia, la microlente puede encontrar planetas que están a miles de años luz de distancia.
Si bien la mayoría de los otros métodos tienen un sesgo de detección hacia planetas más pequeños, el método de microlente es el medio más sensible para detectar planetas que están alrededor de 1-10 unidades astronómicas (UA) lejos de estrellas similares al Sol. La microlente también es el único medio comprobado para detectar planetas de baja masa en órbitas más anchas, donde tanto el método de tránsito como la velocidad radial son ineficaces.
En conjunto, estos beneficios hacen que la microlente sea el método más efectivo para encontrar planetas similares a la Tierra alrededor de estrellas similares al Sol. Además, los estudios de microlente se pueden montar de manera efectiva utilizando instalaciones terrestres. Al igual que la fotometría de tránsito, el método de microlente se beneficia del hecho de que se puede utilizar para examinar decenas de miles de estrellas simultáneamente.
Desventajas
Debido a que los eventos de microlente son únicos y no están sujetos a repetición, los planetas detectados usando este método no serán observables nuevamente. Además, los planetas que se detectan tienden a estar muy lejos, lo que hace que las investigaciones de seguimiento sean prácticamente imposibles. Afortunadamente, las detecciones de microlente generalmente no requieren encuestas de seguimiento ya que tienen una relación señal / ruido muy alta.
Si bien la confirmación no es necesaria, se han confirmado algunos eventos de microlente planetario. La señal planetaria para el evento OGLE-2005-BLG-169 fue confirmada por observaciones HST y Keck (Bennett et al. 2015; Batista et al. 2015). Además, las encuestas de microlente solo pueden producir estimaciones aproximadas de la distancia de un planeta, dejando márgenes significativos de error.
La microlente tampoco puede proporcionar estimaciones precisas de las propiedades orbitales de un planeta, ya que la única característica orbital que se puede determinar directamente con este método es el eje semi-mayor actual del planeta. Como tal, los planetas con una órbita excéntrica solo serán detectables para una pequeña porción de su órbita (cuando está lejos de su estrella).
Finalmente, la microlente depende de eventos raros y aleatorios, el paso de una estrella precisamente frente a otra, como se ve desde la Tierra, lo que hace que las detecciones sean raras e impredecibles.
Ejemplos de encuestas de microlentes gravitacionales:
Las encuestas que se basan en el Método de microlente incluyen el Experimento de lente gravitacional óptica (OGLE) en la Universidad de Varsovia. Dirigido por Andrzej Udalski, director del Observatorio Astronómico de la Universidad, este proyecto internacional utiliza el telescopio "Varsovia" de 1.3 metros en Las Campanas, Chile, para buscar eventos de microlente en un campo de 100 estrellas alrededor del bulbo galáctico.
También está el grupo de Microlensing Observations in Astrophysics (MOA), un esfuerzo de colaboración entre investigadores en Nueva Zelanda y Japón. Dirigido por el profesor Yasushi Muraki de la Universidad de Nagoya, este grupo utiliza el Método de microlente para realizar estudios de materia oscura, planetas extrasolares y atmósferas estelares del hemisferio sur.
Y luego está la RED de Anomalías de Lentes de Sondeo (PLANET), que consta de cinco telescopios de 1 metro distribuidos por todo el hemisferio sur. En colaboración con RoboNet, este proyecto puede proporcionar observaciones casi continuas para eventos de microlente causados por planetas con masas tan bajas como las de la Tierra.
La encuesta más sensible hasta la fecha es la Red Coreana de Telescopios de Microlente (KMTNet), un proyecto iniciado por el Instituto de Astronomía y Ciencia Espacial de Corea (KASI) en 2009. KMTNet confía en los instrumentos en tres observatorios del sur para proporcionar monitoreo continuo de 24 horas la protuberancia galáctica, en busca de eventos de microlente que apunten el camino hacia planetas de masa de tierra en órbita con sus zonas habitables de estrellas
Hemos escrito muchos artículos interesantes sobre detección de exoplanetas aquí en la revista Space. Aquí está ¿Qué son los planetas solares adicionales ?, ¿Cuál es el método de tránsito ?, ¿Cuál es el método de velocidad radial ?, ¿Qué es la lente gravitacional? y el universo de Kepler: más planetas en nuestra galaxia que estrellas
Para obtener más información, asegúrese de visitar la página de la NASA sobre Exploración de Exoplanetas, la página de la Sociedad Planetaria sobre Planetas Extrasolares y el Archivo de Exoplanetas NASA / Caltech.
Astronomy Cast también tiene episodios relevantes sobre el tema. Aquí está el Episodio 208: El Telescopio Espacial Spitzer, el Episodio 337: Fotometría, el Episodio 364: La Misión CoRoT y el Episodio 367: Spitzer Hace Exoplanetas.
Fuentes:
- NASA - 5 maneras de encontrar un planeta
- Sociedad Planetaria - Microlente
- Wikipedia - Métodos de detección de exoplanetas
