¡Bienvenido de nuevo a nuestra serie sobre métodos de búsqueda de exoplanetas! Hoy, analizamos el método curioso y único conocido como microlente gravitacional.
La caza de planetas extrasolares seguro que se ha calentado en la última década. Gracias a las mejoras realizadas en tecnología y metodología, el número de exoplanetas que se han observado (a partir de 1 de diciembre de 2017 ) ha llegado a 3.710 planetas en 2.780 sistemas estelares, con 621 sistemas con múltiples planetas. Desafortunadamente, debido a varios límites a los que los astrónomos se ven obligados a enfrentarse, la gran mayoría se ha descubierto utilizando métodos indirectos.
Uno de los métodos más utilizados para detectar exoplanetas indirectamente 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. Cuando un planeta pasa frente a la estrella en relación con el observador (es decir, hace un tránsito), la luz desciende de manera mensurable, lo que luego puede usarse para determinar la presencia de un planeta.
En este sentido, Gravitational Microlensing es una versión reducida de Gravitational Lensing, donde un objeto intermedio (como un cúmulo de galaxias) se usa para enfocar la luz proveniente de una galaxia u otro objeto ubicado más allá. También incorpora un elemento clave de la altamente eficaz Método de tránsito , donde las estrellas se controlan en busca de caídas de brillo para indicar la presencia de un exoplaneta.
Descripción:
De acuerdo con 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 alineadas casi exactamente en relación con el observador (es decir, una colocada frente a la otra).
Estos 'eventos de lente' son breves, pero abundantes, ya que la Tierra y las estrellas de nuestra galaxia siempre se mueven entre sí. 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, Sir Arthur Eddington utilizó este efecto 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 fotografías 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 de estrellas. Su propuesta fue refinada por Andy Gould y Abraham Loeb 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.
Un boceto de una firma de microlente con un planeta en el sistema de lentes. Créditos de imagen: NASA / ESA / K. Sahu / STScI
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 eficaz cuando se buscan planetas a 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 (AU) de distancia de estrellas similares al Sol. La microlente es también el único medio probado de detectar planetas de baja masa en órbitas más amplias, donde tanto el método de tránsito como la velocidad radial son ineficaces.
En conjunto, estos beneficios hacen que la microlente sea el método más eficaz para encontrar planetas similares a la Tierra alrededor de estrellas similares al Sol. Además, los estudios de microlentes se pueden montar de forma eficaz utilizando instalaciones terrestres. Al igual que la fotometría de tránsito, el método de microlente se beneficia del hecho de que se puede utilizar para estudiar decenas de miles de estrellas simultáneamente.
Desventajas:
Debido a que los eventos de microlentes son únicos y no están sujetos a repetirse, los planetas detectados con 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 microlentes generalmente no requieren estudios de seguimiento, ya que tienen una relación señal / ruido muy alta.
https://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a020000/a020200/a020242/WFIRST_Microlensing_H264_1080p.webmSi bien la confirmación no es necesaria, se han confirmado algunos eventos de microlentes planetarios. La señal planetaria para el evento OGLE-2005-BLG-169 fue confirmada por observaciones de HST y Keck (Bennett et al. 2015; Batista et al. 2015). Además, los estudios de microlentes solo pueden producir estimaciones aproximadas de la distancia de un planeta, dejando márgenes de error importantes.
La microlente tampoco puede producir 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 semieje mayor actual del planeta. Como tal, los planetas con una órbita excéntrica solo serán detectables en una pequeña porción de su órbita (cuando están 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 estudios de microlentes gravitacionales:
Las encuestas que se basan en el método de microlente incluyen el Experimento óptico de lentes gravitacionales (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 microlentes en un campo de 100 estrellas alrededor del bulbo galáctico.
El Observatorio Astronómico de la Universidad de Varsovia, utilizado para realizar el proyecto OGLE. Crédito: ogle.astrouw.edu.pl
También está el Observaciones de microlente en astrofísica (MOA), un esfuerzo de colaboración entre investigadores de 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 el Red de anomalías de sondeo de lentes (PLANETA), que consta de cinco telescopios de 1 metro distribuidos por el hemisferio sur. En colaboración con RoboNet, este proyecto es capaz de proporcionar observaciones casi continuas de eventos de microlentes causados por planetas con masas tan bajas como la de la Tierra.
La encuesta más sensible hasta la fecha es la Red coreana de telescopios de microlentes (KMTNet), un proyecto iniciado por el Instituto Coreano de Astronomía y Ciencia Espacial (KASI) en 2009. KMTNet se basa en los instrumentos en tres observatorios del sur para proporcionar un monitoreo continuo de 24 horas del bulbo galáctico, buscando eventos de microlentes que apunten al camino hacia los planetas de masa terrestre que orbitan con sus estrellas zonas habitables.
Hemos escrito muchos artículos interesantes sobre la detección de exoplanetas aquí en Universe Today. Aquí está ¿Qué son los planetas extrasolares? , ¿Qué es el método de tránsito? , ¿Qué 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 en Exploración de exoplanetas , la página de Planetary Society en Planetas extrasolares y la NASA / Caltech Archivo de exoplanetas .
Astronomy Cast también cuenta con episodios relevantes sobre el tema. Aquí está Episodio 208: El telescopio espacial Spitzer , Episodio 337: Fotometría , Episodio 364: La misión CoRoT , y Episodio 367: Spitzer hace exoplanetas .
Fuentes: