OCULTACIÓN

Detección de tránsitos


Imagen artística de un trànsit del exoplaneta HD 187123 b

TRÁNSITOS

Los planetas de una estrella de tipo solar pueden manifestar su existencia mediante la ocultación parcial de la misma al pasar entre ella y el observador (un eclipse parcial). Por ejemplo el planeta Júpiter produce una disminución del 1 % del brillo del Sol observado desde una estrella lejana. La observación de este fenómeno es difícil porque dura pocas horas y se repite sólo una vez en cada órbita del planeta. Si el planeta está cerca de la estrella, como es el caso de Venus, la Tierra y Marte, este fenómeno se producirá a una escala de tiempo del orden del año. Pero para un planeta más alejado esta escala puede alcanzar el millar de años y esta técnica deja de ser adecuada.

Actualmente pueden detectarse planetas semejantes a la Tierra a una distancia de una UA o planetas parecidos a Marte en órbitas como la de Mercurio. Planetas semejantes a Mercurio pueden detectarse en la zona habitable. Sin embargo depende de los periodos orbitales ya que si son superiores a 2 años no son realmente detectables.

En la figura superior se muestra el esquema de un tránsito de un planeta y el registro de la luminosidad de la estrella. Si se dispone de instrumentos de elevada precisión se detectará una disminución de la luminosidad en el momento del tránsito. Se cumple la siguiente relación

 donde: 

  • R es el radio del disco del planeta.

  • R* el radio del disco de la estrella (no los radios orbitales).

  • ΔL* es la disminución de luminosidad de la estrella debida al tránsito. Es aproximadamente directamente proporcional al área del disco del planeta: ΔL* µ S = π·R2.

  • L* es la luminosidad de la estrella. Es directamente proporcional al área del disco de la estrella: L* µ S* = π·R*2

Los valores de ΔL*/L* para la Tierra, Marte y Júpiter eclipsando el Sol son 8,4·10-5, 3·10-5 y 1,1·10-2 respectivamente.

Recientemente se ha publicado (M Konacki et al. Nature 421, 507-509 (2003)) el primer descubrimiento de un planeta extrasolar en la estrella OGLE-TR-56 mediante el método de tránsito, por parte de un equipo de investigadores del Optical Gravitational Lensing Experiment, utilizando el telescopio Warsaw de 1,3 m situado en el observatorio Las Campanas, de Chile. Resulta que corresponde al planeta extrasolar más alejado de la Tierra, a una distancia de 1 500 pc. Su masa  equivale a 1,45 veces la masa de Júpiter, con un semieje mayor de 0,0225 UA; un periodo de 1,2 días; inclinación de la órbita de 81,0º y un radio de 1,3 veces el radio de Júpiter.

Dado el enorme interés que existe en cuanto al descubrimiento de planetas habitables se están preparando varios proyectos de investigación que se lanzaran al espacio en los próximos años.

MISIÓN KEPLER

Satélite de la misión Kepler (NASA)

La NASA está preparando la Misión Kepler (búsqueda de planetas terrestres). El observatorio será lanzado en el 2006 para situarse en una orbita heliocéntrica muy parecida a la de la Tierra. Se ha diseñado para realizar observaciones durante un mínimo de cuatro años con el objetivo de probar dos hipótesis:

  • La mayoría de las estrellas en la secuencia principal tienen planetas terrestres dentro o cerca de la zona habitable.

  • Como media dos planetas del tamaño de la Tierra se forman en la región entre 0,5 y 1,5 UA.

El instrumento de medida de la Misión Kepler es un fotómetro diferencial de 0,95 metros de apertura con un campo de visión de 105 grados. El fotómetro tiene que estar en el espacio para obtener esta precisión y evitar las interrupciones causadas por los días y las noches, los ciclos de las estaciones y las perturbaciones atmosféricas, asociadas con las observaciones desde tierra. Así la acción de la atmósfera limita la precisión fotométrica al 0,1 %, lo cual significa que aunque tránsitos de planetas similares a Júpiter puedan observarse desde la superficie de la Tierra, no cabe decir lo mismo de los tránsitos ocasionados por planetas del tamaño de la Tierra.

Continua y simultáneamente el fotómetro monitorizará el brillo de 100 000 estrellas más brillantes que la magnitud 14. La probabilidad de que las órbitas estén adecuadamente alineadas es de 1-2% cerca de la zona habitable. La detección de dos tránsitos sugiere un planeta candidato y con un tercero y todos los tránsitos siguientes de una estrella con un periodo consistente, la amplitud y duración proveen un riguroso método de confirmación.

PROYECTO COROT

Un proyecto franco-suizo de estudio de la sismología estelar, el proyecto COROT (COnvection ROtation & planetary Transits), se ha adaptado también para el estudio de tránsitos de planetas extrasolares. Constará de un telescopio en órbita geocéntrica polar a unos 826 km de altura. Su lanzamiento está previsto para el 2005 con participación de otros países europeos.

PROYECTO EDDINGTON Y MISIÓN GAIA

Imagen artística del Proyecto Eddington (ESA)

Por su parte la ESA (Agencia Espacial Europea) está preparando el proyecto Eddington para lanzarlo en el año 2008 que, entre otros objetivos, tiene el de la detección de planetas habitables. El método que utilizará es el de la medida del brillo de las estrellas con una elevada precisión. Ello permitirá detectar el tránsito de planetas habitables delante de algunas estrellas para periodos no mayores de 1,5 años terrestres.

También la Misión Gaia de la ESA, que se lanzará alrededor del año 2012, podrá detectar también planetas terrestres por este método ya que proporcionará los datos más exactos sobre brillo que jamás se hayan tomado, así como medidas muy precisas de la posición de las estrellas.



Departament de física i química


Antoni Salvà i Tomàs
EXOPLANETAS