El método que en principio parece obvio para descubrir la presencia de nuevos planetas en otras estrellas es el de la detección directa mediante obtención de la imagen del planeta con un telescopio, como se hizo con los planetas del sistema solar, sus satélites y otros cuerpos (cometas, asteroides,...). Sin embargo este método resulta muy difícil por tres razones fundamentales:

donde R es el radio del planeta, a el semieje mayor de su órbita y p(l, a) es una función que incluye el resto de factores: efectos de la inclinación orbital, de dispersión de la luz por parte de la atmósfera del planeta, su periodo orbital, etc. a es el ángulo que forman estrella y planeta con el observador.

El valor L/L_* es muy pequeño, del orden de 10^-9 para un planeta como Júpiter observado desde unos 5 pc de distancia, por lo que es técnicamente difícil usar la imaginería directa por la escasa luz que reflejan los exoplanetas.

• También debe tenerse en cuenta que se precisan grandes telescopios para que la imagen del planeta se pueda separar de la imagen de difracción que produce la estrella.

• Y, finalmente, deben corregirse los efectos de la atmósfera terrestre que degrada las imágenes. Esto puede solucionarse con telescopios situados fuera de la Tierra, por ejemplo en órbita a la Tierra como el Hubble (se está preparando un nuevo telescopio espacial para ser puesto en órbita en el 2009, el NGST, Next Generation Space Telescope) o situados en la superficie de la Luna. O también, mediante telescopios terrestres que usen óptica adaptativa (adaptan la curvatura de los espejos para minimizar los efectos de la atmósfera).

ENANAS MARRONES Y EXOPLANETAS AiSLADOS

Algunos planetas emiten radiaciones a ciertas frecuencias (Júpiter emite ondas de radio a longitudes de onda centimétricas) que pueden facilitar su detección. Aunque este método aún no ha permitido detectar ningún exoplaneta se ha usado para detectar enanas marrones (objetos muy masivos que, por no alcanzar una masa de un 10% de la masa del Sol, no pueden iniciar reacciones termonucleares en su interior).

La primera detección de enanas marrones la realizó el astrónomo español Rafael Rebolo del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) en 1995, se la denominó Teide 1. En el año 2000 publicó con su equipo el descubrimiento de los primeros planetas gigantes aislados de estrellas y en el 2001 la prueba de migraciones de planetas en otras estrellas.

OBSERVATORIOS TERRESTRES

Actualmente se están preparando varios proyectos de investigación para detectar planetas extrasolares mediante esta técnica de imaginería directa, especialmente para detectar y caracterizar exoplanetas tipo terrestre y detectar señales de vida. Para ello se hace preciso estudiar la zona infrarroja del espectro electromagnético y usar varios telescopios, separados una distancia del orden de los 50 m, para que, mediante interferometría, se puedan diferenciar los planetas de sus estrellas y a partir de su espectro determinar la composición química de sus atmósferas.

OBSERVATORIOS ESPACIALES

La NASA tiene previsto lanzar un observatorio interferométrico en la banda de los rayos infrarrojos, el TEP (Terrestial Planet Finder). Actualmente se está proyectando y existen varias opciones de construcción que se decidirán en los próximos años (2005-06).

Por su parte la ESA (Agencia Espacial Europea) está planificando el Observatorio Espacial Darwin que será enviado al espacio a medianos de la próxima década y consistirá en una flotilla de ocho naves espaciales que se dispondrán en formación y combinarán sus observaciones para detectar la luz de planetas terrestres alrededor de otras estrellas.

El observatorio comprenderá seis naves individuales, separadas unos 50 m, con un telescopio de 1 m cada una; una nave espacial central que recogerá y tratará las imágenes de los seis telescopios;< y la octava nave será un satélite de comunicaciones para transmitir la información a la Tierra y para enviar órdenes desde la Tierra.

Los telescopios del Observatorio Espacial Darwin trabajarán en la zona  infrarroja del espectro electromagnético, entre los 6 y 17 mm (longitud de onda), para cubrir las líneas espectrales de moléculas fundamentales para la vida, como son: H₂O, CH₄, O₃ y CO₂ (observar la figura adjunta donde se compara el espectro del Sol y el de la Tierra). Así los astrónomos podrán deducir composiciones químicas de las atmósferas y buscarán los rastros químicos que delaten la presencia de vida en exoplanetas. En un principio se pretende el estudio de entre 100 y 200 estrellas en un radio de 15-20 pc de la Tierra.

En funcionamiento está el Observatorio Espacial Spitzer que consiste en un observatorio espacial infrarrojo enfriado criogénicamente, capaz de estudiar objetos que van desde nuestro Sistema Solar hasta las regiones más distantes del Universo. El Observatorio Espacial Spitzer consiste en un telescopio de 0,85 metros con tres instrumentos científicos enfriados criogénicamente, capaces de tomar imágenes y espectros en la zona del espectro electromagnético infrarrojo (IR) situada entre 3 y 180 mm (1 mm = 1 micrómetro = 10^-6 m). Con su gran sensibilidad, su conjunto de detectores de gran formato, su alta efectividad observacional y su larga vida criogénica, Spitzer ofrece una capacidad observacional sin precedentes.

El IRS tiene 4 módulos separados: Uno de baja resolución, de corta longitud de onda, cubriendo el intervalo entre 5,3 y 14 mm; otro de alta resolución, también de corta longitud de onda, cubriendo entre 10 y 19,5 mm; uno de baja resolución, de larga longitud de onda para observaciones entre 14 y 38 mm; y uno más de alta resolución, de larga longitud de onda para observaciones entre 19 y 37 mm.