Los números que ayudarán a encontrar exoplanetas

Encontrar planetas fuera del Sistema Solar (exoplanetas) es la misión de al menos cuatro satélites espaciales: Kepler, Corot, Most y Tess. Éste último, lanzado hace quince días, aún no ha alcanzado su órbita definitiva, pero cuando lo haga estudiará más de 200.000 estrellas en busca de planetas ocultos.

Con una técnica denominada 'Tránsito', este telescopio espacial escaneará un 85% del cielo, un área 400 veces mayor que la que observa su colega Kepler.

Tess espera encontrar un importante número de planetas que, al abrigo de alguna estrella, podrían incluso reunir las condiciones necesarias para albergar vida.

Equipado con varios tipos de cámaras y las mejores técnicas, el telescopio será capaz de inferir la masa, el tamaño, la densidad y la órbita de los planetas que encuentre.

Pero en su misión, Tess no verá imágenes de planetas como tal, sino que registrará los fotones (partículas de luz) emitidos por cada estrella a lo largo del tiempo. Las curvas de luz resultantes se interpretarán con la ayuda de unos modelos físico-matemáticos que han sido diseñados por el físico del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) Antonio Claret.

¿En qué consiste la técnica 'Tránsito'?. "Hay que pensar en los eclipses de Sol, que tienen lugar cuando la Luna lo tapa", explica Claret en declaraciones a Efe.

"Si la Luna fuera más pequeña o estuviera más lejos no taparía totalmente al Sol: solo veríamos un cuerpo pasando por el disco solar, como ocurre cada cierto tiempo con Mercurio y Venus, por ejemplo, que pasan entre el Sol y la Tierra. A estos fenómenos los llamamos tránsitos".

Fuera del Sistema Solar, también hay sistemas planetarios y como sus planetas son mucho más pequeños que sus estrellas madre, al pasar por delante, restan una pequeña parte de sus brillos, o sea, producen tránsitos. "Buscarlos y estudiarlos nos permite encontrar y caracterizar los exoplanetas", precisa.

La forma del tránsito depende del tamaño del planeta y de la distribución de radiación en la estrella a lo largo de su disco, el llamado efecto de 'oscurecimiento hacia el borde' o 'limb-darkening'.

"Este efecto tiene mucho que decir cuando un planeta transita por delante de su estrella madre porque no sabemos cómo se distribuye la luz en cada estrella; para eso hacen falta modelos teóricos de atmósferas estelares que nos den información de cómo está distribuida la intensidad de radiación a lo largo del disco", apunta el físico.

Estos modelos permiten calcular la curva de luz teórica, que no solo marca la distancia que separa a la estrella de su planeta, sino también el radio relativo del planeta y otras propiedades como la masa, la composición química o la temperatura.

Cálculos como éstos ayudaron hace solo seis meses a detectar óxido de titanio, agua, sodio y polvo en la atmósfera del exoplaneta Wasp-19b.

Antonio Claret es experto en hacer este tipo de modelos teóricos, por eso, en 2015, el director científico de Tess le pidió al físico del IAA que hiciera los cálculos necesarios para simular lo que iba a capar el telescopio.

Ahora, Claret acaba de actualizarlos. Los nuevos modelos que próximamente se publicarán en la revista Astronomy & Astrophysics son más realistas.

Y es que parte de los modelos iniciales eran modelos 'plano-paralelos' de atmósferas, que consideraban que la atmósfera de una estrella no es esférica, detalla el físico a Efe.

Los nuevos cálculos, basados en los llamados 'modelos esféricos', son físicamente más realistas y permitirán generar las curvas de luz teóricas con solo cinco parámetros y, en algunos casos, con tres.

"Ahora, con solo cinco números seremos capaces de describir la distribución de intensidades de radiación de una estrella con simetría esférica", destaca Claret.

Esto, no solo servirá determinar mejor las propiedades de los exoplanetas sino también para chequear los propios modelos de atmósferas y determinar qué modelo funciona mejor "pero este tipo de observaciones solo se pueden hacer desde el espacio".

Además, estas misiones "nos ayudarán a seguir mejorando aún más los modelos de atmósferas porque la ciencia se basa en observaciones y mediciones y la teoría, a su vez, hace predicciones de cómo se comportan los modelos. Si es necesario, estos deben ser corregidos. Es una relación simbiótica entre ambos", concluye.