La búsqueda de exoplanetas

El número de exoplanetas (1) que a día de hoy han sido descubiertos por los astrónomos supera los 3.700 y la cifra sigue en aumento. Hasta no hace mucho tiempo, el poder detectar la presencia de un exoplaneta orbitando alrededor de una estrella distante, era una tarea ardua y complicada. Sin embargo, los continuos avances técnicos aplicados a los instrumentos de medición, están haciendo posible que los descubrimientos de exoplanetas estén a la orden del día.

Un ejemplo de ello es el reciente descubrimiento de dos nuevos exoplanetas: Kepler-80g y Kepler-90i. En el caso de Kepler-90i, se trata del octavo exoplaneta descubierto que orbita alrededor de la estrella Kepler-90, mientras que Kepler-80g es el sexto exoplaneta descubierto que orbita alrededor de la estrella Kepler-80. La relevancia y también uno de los motivos principales por los que el descubrimiento de estos dos nuevos exoplanetas ha saltado a los medios de comunicación, ha sido el hecho de que su detección se haya realizado por una red neuronal (2) de Inteligencia Artificial (IA) utilizada por Christopher Shallue, investigador de IA en Google. A pesar del potencial de los ordenadores de hoy en día, el reconocimiento de patrones no es uno de sus puntos fuertes, función que realiza mucho mejor el ser humano. Christopher Shallue, en colaboración con el astrónomo Andrew Vanderburg de la Universidad de Texas, entrenaron al sistema de Google para el reconocimiento de patrones basados en las curvas de luz originadas a partir de las variaciones en el brillo de las estrellas observadas. Mediante esta innovadora técnica aplicada a la detección de exoplanetas y de manera completamente automatizada, han podido ser descubierto estos dos nuevos exoplanetas.

 

Sistema Kepler-90
Sistema Kepler-90. Créditos: NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel.

 

Hoy en día, los aficionados a la Astronomía pueden colaborar en la búsqueda de exoplanetas participando en el proyecto Planet Hunters, el cual es un proyecto de la Universidad de Yale en colaboración con el portal de recursos científicos y colaborativos Zooniverse, que permite analizar los datos mostrados en forma de curvas de luz procedentes de la misión Kepler de la NASA.

 

Sonda Kepler. Fuente: SETI Institute.

 

El proyecto se basa en la detección de planetas extrasolares mediante la técnica de tránsito. Esto significa que cuando el plano de la órbita de un exoplaneta se encuentra en el mismo plano que nuestra línea de visión, al pasar el exoplaneta por delante de la estrella sobre la que órbita, se producirá un descenso del brillo de esta estrella que podrá ser registrado mediante los fotómetros utilizados por la sonda espacial Kepler. Un análisis posterior de las curvas de luz generadas a partir de los datos obtenidos por Kepler, permite la detección y confirmación de la existencia de nuevos exoplanetas.

Estos descubrimientos pueden ser complementados por los astrónomos con el análisis del efecto Doppler originado por el tirón gravitatorio que ejerce el planeta extrasolar sobre la estrella sobre la cual orbita, lo que les permite determinar la masa del exoplaneta, así como su órbita.

 

No todos los exoplanetas pueden ser detectados por la técnica del tránsito a través de la estrella sobre la que orbitan. Créditos: https://www.planethunters.org.

 

El tamaño del exoplaneta observado, influye de manera considerable en el descenso del brillo de la estrella cuando se produce el tránsito, de manera que los exoplanetas más pequeños son más difíciles de detectar.

 

El tamaño del exoplaneta influye de manera sustancial en el descenso del brillo registrado de la estrella sobre la cual orbita. Créditos: M. Giguere, Universidad de Yale.

 

Así mismo, el tamaño de la estrella también influye. De esta manera, el descenso en el brillo de una estrella producido por el tránsito de un planeta de igual tamaño, será mayor cuanto menor sea el tamaño de la estrella.

 

El tamaño de la estrella sobre la que se produce el tránsito también influye, como se puede apreciar en la ilustración. Créditos: https://www.planethunters.org.

 

Tutorial de Planet Hunters para identificar tránsitos.

 

Otro proyecto de características similares y en el que se puede participar de manera voluntaria, es Exoplanet Explorers. Este proyecto está basado en el análisis de los datos obtenidos en la segunda misión de la sonda Kepler.

 

 

Además de la técnica de tránsito y ocultación, existen otros tipos de técnicas que los astrónomos utilizan para la detección de exoplanetas:

  • Velocidad radial. Se basa en el estudio del desplazamiento de las líneas espectrales debido al efecto Doppler, que es originado por el efecto gravitatorio que el exoplaneta produce sobre la estrella sobre la cual orbita.
  • Microlentes gravitatorias. Esta técnica consiste en poder registrar el tránsito de un exoplaneta sobre una estrella muy distante aprovechando el efecto de lente gravitatoria originado por otras estrellas o cúmulos de estrellas. Véase la entrada Einstein y las lentes gravitatorias.
  • Visión directa mediante el uso de coronógrafos. Se basa en ocultar la luz procedente de una estrella, para poder detectar la tenue luz procedente de un exoplaneta que orbita a su alrededor.
  • Cronometraje. Se basa en el estudio de anomalías en el periodo de rotación de determinados tipos particulares de estrellas.

(1) Planetas que se encuentran fuera del Sistema Solar. A estos planetas también se les denomina planetas extrasolares.

(2) Las redes neuronales son un modelo computacional basado en un gran conjunto de unidades neuronales simples (neuronas artificiales), de forma aproximadamente análoga al comportamiento observado en los axones de las neuronas en los cerebros biológicos. Estos sistemas aprenden y se forman a sí mismos, en lugar de ser programados de forma explícita, y sobresalen en áreas donde la detección de soluciones o características es difícil de expresar con la programación convencional. (Fuente: Wikipedia).

Bibliografía:

Proyecto Planet Hunters: https://www.planethunters.org/

Los exoplanetas, otras tierras en torno a otros soles. Editorial: RBA 2016. Autor: Arturo Quirantes.

Para saber más:

Open Sourcing the Hunt for Exoplanets. Chris Shallue.

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