Nuevas simulaciones muestran que el telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA podrá revelar una miríada de planetas rebeldes: cuerpos que flotan libremente y que se desplazan a la deriva por nuestra galaxia sin ataduras a una estrella. Estudiar estos mundos insulares nos ayudará a comprender mejor cómo se forman, evolucionan y se separan los sistemas planetarios.
Los astrónomos descubrieron planetas más allá de nuestro sistema solar, conocidos como exoplanetas, en la década de 1990. Rápidamente pasamos de conocer solo nuestro propio sistema planetario a darnos cuenta de que los planetas probablemente superan en número a los cientos de miles de millones de estrellas en nuestra galaxia. Ahora, un equipo de científicos está encontrando formas de mejorar nuestra comprensión de la demografía del planeta mediante la búsqueda de mundos deshonestos.
"A medida que nuestra visión del universo se ha expandido, nos hemos dado cuenta de que nuestro sistema solar puede ser inusual", dijo Samson Johnson, estudiante de posgrado de la Universidad Estatal de Ohio en Columbus, quien dirigió el esfuerzo de investigación. "Roman nos ayudará a aprender más sobre cómo encajamos en el esquema cósmico de las cosas mediante el estudio de planetas rebeldes".
Los hallazgos, publicados en el Astronomical Journal , se centran en la capacidad del Telescopio Espacial Romano para localizar y caracterizar planetas aislados. Los astrónomos solo han descubierto de manera tentativa algunos de estos mundos nómadas hasta ahora porque son muy difíciles de detectar.
Encontrar nómadas galácticos
Roman encontrará planetas deshonestos mediante la realización de un gran estudio de microlentes . La lente gravitacional es un efecto de observación que se produce porque la presencia de masa deforma el tejido del espacio-tiempo. El efecto es extremo alrededor de objetos muy masivos, como agujeros negros y galaxias enteras. Incluso los planetas solitarios causan un grado detectable de deformación, llamado microlente.
Si un planeta rebelde se alinea estrechamente con una estrella más distante desde nuestro punto de vista, la luz de la estrella se doblará a medida que viaja a través del espacio-tiempo curvo alrededor del planeta. El resultado es que el planeta actúa como una lupa natural, amplificando la luz de la estrella de fondo. Los astrónomos ven el efecto como un pico en el brillo de la estrella cuando la estrella y el planeta se alinean. Medir cómo cambia el pico con el tiempo revela pistas sobre la masa del planeta rebelde.
"La señal de microlente de un planeta rebelde sólo dura entre unas pocas horas y un par de días y luego desaparece para siempre", dijo el coautor Matthew Penny, profesor asistente de física y astronomía en la Universidad Estatal de Louisiana en Baton Rouge. “Esto los hace difíciles de observar desde la Tierra, incluso con múltiples telescopios. Roman es un cambio de juego para las búsquedas de planetas rebeldes ".
La microlente ofrece la mejor manera de buscar sistemáticamente planetas rebeldes, especialmente aquellos con masas bajas. No brillan como las estrellas y, a menudo, son objetos muy fríos que emiten muy poco calor para que los telescopios infrarrojos los vean. Estos mundos vagabundos son esencialmente invisibles, pero Roman los descubrirá indirectamente gracias a sus efectos gravitacionales sobre la luz de estrellas más distantes.
Lecciones de náufragos cósmicos
Johnson y sus coautores demostraron que Roman podrá detectar planetas rebeldes con masas tan pequeñas como Marte. El estudio de estos planetas ayudará a reducir los modelos competitivos de formación planetaria.
El proceso de construcción de planetas puede ser caótico, ya que los objetos más pequeños chocan entre sí y, a veces, se pegan para formar cuerpos más grandes. Es similar a usar un trozo de plastilina para recoger otros trozos. Pero ocasionalmente las colisiones y los encuentros cercanos pueden ser tan violentos que arrojan a un planeta fuera del agarre gravitacional de su estrella madre. A menos que logre arrastrar una luna con él, el mundo recién huérfano está condenado a vagar solo por la galaxia.
Esta ilustración muestra un planeta rebelde a la deriva solo a través de la galaxia.
Créditos: NASA / JPL-Caltech / R. Herido (Caltech-IPAC)
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Los planetas rebeldes también pueden formarse aislados de las nubes de gas y polvo, de forma similar a como crecen las estrellas. Una pequeña nube de gas y polvo podría colapsar para formar un planeta central en lugar de una estrella, con lunas en lugar de planetas rodeándolo.
Roman probará modelos de evolución y formación planetaria que predicen diferentes números de estos mundos aislados. La determinación de la abundancia y la masa de planetas rebeldes ofrecerá información sobre la física que impulsa su formación. El equipo de investigación descubrió que la misión proporcionará un recuento de planetas deshonestos que es al menos 10 veces más preciso que las estimaciones actuales, que van desde decenas de miles de millones a billones en nuestra galaxia. Estas estimaciones provienen principalmente de observaciones realizadas con telescopios terrestres.
Dado que Roman observará sobre la atmósfera, a casi un millón de millas de la Tierra en la dirección opuesta al Sol, producirá resultados de microlentes muy superiores. Además de proporcionar una vista más nítida, la perspectiva de Roman le permitirá mirar el mismo parche de cielo continuamente durante meses. Johnson y sus colegas demostraron que el estudio de microlentes de Roman detectará cientos de planetas rebeldes, a pesar de que buscará solo una franja relativamente estrecha de la galaxia.
Parte del estudio implicó determinar cómo analizar los datos futuros de la misión para obtener un censo más preciso. Los científicos podrán extrapolar el recuento de planetas rebeldes de Roman para estimar qué tan comunes son estos objetos en toda la galaxia.
"El universo podría estar repleto de planetas rebeldes y ni siquiera lo sabríamos", dijo Scott Gaudi, profesor de astronomía en la Universidad Estatal de Ohio y coautor del artículo. “Nunca lo sabríamos sin llevar a cabo una encuesta exhaustiva de microlentes basada en el espacio como la que va a hacer Roman”.
El Telescopio Espacial Nancy Grace Roman está administrado en Goddard, con la participación del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y Caltech / IPAC en Pasadena, el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore y un equipo científico compuesto por científicos de instituciones de investigación en los Estados Unidos.
Banner: Ilustración de alta resolución de la nave espacial romana sobre un fondo estrellado. Crédito: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA
Fuentes: NASA
