Una ilustración de un planeta que pasa por su estrella madre. Fuente: Laboratorio de propulsión a chorro de la NASA
El telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA creará enormes panoramas cósmicos, ayudándonos a responder preguntas sobre la evolución de nuestro universo. Los astrónomos también esperan que la misión encuentre miles de planetas utilizando dos técnicas diferentes, ya que estudiará una amplia gama de estrellas en la Vía Láctea.
Roman localizará estos posibles nuevos mundos o exoplanetas rastreando la cantidad de luz de estrellas distantes a lo largo del tiempo. En una técnica llamada microlente gravitacional, un aumento repentino en la luz indica que un planeta puede estar presente. Por otro lado, si la luz de la estrella se debilita periódicamente, puede ser porque hay un planeta cruzando la cara de la estrella cuando completa su órbita. Esta técnica se llama método de tránsito. Al utilizar estos dos métodos para encontrar nuevos mundos, los astrónomos capturarán una imagen sin precedentes de la composición y distribución de los sistemas planetarios en nuestra galaxia.
Programado para su lanzamiento a mediados de la década de 1920, Roman será uno de los buscadores de planetas más prolíficos de la NASA.
El gran campo de visión de la misión, su excelente resolución y su increíble estabilidad proporcionarán una plataforma de observación única para descubrir los pequeños cambios de luz necesarios para encontrar otros mundos utilizando microlentes. Este método de detección aprovecha los efectos de curvatura gravitacional de la luz de objetos masivos como predice la teoría de la relatividad general de Einstein.
Ocurre cuando la estrella de primer plano, la lente, se alinea aleatoriamente con una estrella de fondo distante, la fuente, vista desde la Tierra. A medida que las estrellas se desplazan en sus órbitas alrededor de la galaxia, la alineación cambia en el transcurso de días o semanas, cambiando el brillo aparente de la estrella fuente. El patrón exacto de estos cambios proporciona a los astrónomos pistas sobre la naturaleza de la estrella en primer plano, incluida la presencia de planetas a su alrededor.
Esta animación muestra un planeta que se cruza frente a su estrella anfitriona o pasa a través de ella, y la correspondiente curva de luz que los astrónomos pudieron ver. Usando esta técnica, los científicos predicen que Roman podría encontrar 100.000 mundos nuevos. Fuente: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA / Chris Smith (USRA / GESTAR)
Muchas de las estrellas que Roman ya verá en sus estudios de microlentes pueden contener planetas en tránsito.
“Los eventos de microlente son raros y ocurren rápidamente, por lo que para detectarlos, debes mirar muchas estrellas varias veces y medir con precisión los cambios en el brillo”, dijo el astrofísico Benjamin Montet, investigador de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Sydney. “Estas son exactamente las mismas cosas que necesitas hacer para encontrar los planetas de tránsito, por lo que al crear un estudio de microlentes sólido, Roman también hará un buen estudio de tránsito”.
En un artículo de 2017, Montet y sus colegas demostraron que Roman, anteriormente conocido como WFIRST, puede atrapar más de 100,000 planetas cuando pasan frente a sus estrellas anfitrionas o en tránsito a través de ellas. La atenuación periódica, cuando un planeta cruza varias veces frente a su estrella, proporciona una fuerte evidencia de su presencia, que los astrónomos generalmente necesitan confirmar con más observaciones.
El enfoque de tránsito para encontrar exoplanetas ha demostrado ser un gran éxito en las misiones Kepler y K2 de la NASA, que hasta ahora han descubierto alrededor de 2.800 planetas confirmados y actualmente es utilizado por Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). A medida que Roman encuentra planetas orbitando estrellas más distantes y débiles, los científicos a menudo tendrán que depender de datos extensos de la misión para verificar los planetas. Por ejemplo, Roman puede ver eclipses secundarios: leves caídas en el brillo cuando un candidato a planeta pasa por detrás de su estrella anfitriona, lo que puede ayudar a confirmar su presencia.
Los métodos gemelos de detección de microlentes y tránsitos se complementan entre sí, lo que permite a Roman encontrar un conjunto diverso de planetas. El método de tránsito funciona mejor para planetas que orbitan muy cerca de su estrella. La microlente, por otro lado, puede detectar planetas que orbitan lejos de sus estrellas madres. Esta técnica también puede encontrar los llamados planetas rebeldes que no están ligados gravitacionalmente a la estrella en absoluto. Estos mundos pueden variar desde planetas rocosos más pequeños que Marte hasta gigantes gaseosos.
Este gráfico ilustra las áreas de búsqueda para tres misiones de búsqueda de planetas: el próximo telescopio espacial Rome Nancy Grace, el satélite de exploración de exoplanetas en tránsito (TESS) y el telescopio espacial Kepler retirado. Los astrónomos esperan que Roman descubra unos 100.000 planetas de tránsito, mundos que periódicamente atenúan la luz de sus estrellas a medida que pasan frente a ellos. Mientras que otras misiones, incluida la exploración ampliada de K2 de Kepler (que no se muestra en este gráfico), han revelado planetas relativamente cercanos, Roman revelará la riqueza de mundos mucho más lejanos de casa. Fuente: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA
Se espera que alrededor de las tres cuartas partes de los planetas en tránsito que encontrará Roman sean gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno, o gigantes de hielo como Urano y Neptuno. La mayoría de los demás son probablemente planetas de cuatro a ocho veces la masa de la Tierra, llamados mini-Neptunes. Estos mundos son especialmente interesantes porque no hay planetas similares en nuestro sistema solar.
Se espera que algunos de los mundos de tránsito capturados por los romanos estén dentro de la zona habitable de su estrella o dentro del rango de distancias orbitales en las que un planeta puede contener agua líquida en su superficie. La ubicación de esta región varía según el tamaño y el calor de la estrella anfitriona: cuanto más pequeña y fría sea la estrella, más cerca estará de su zona de origen. La sensibilidad de Roman a la luz infrarroja lo convierte en una herramienta poderosa para encontrar planetas alrededor de estas estrellas naranjas más débiles.
Roman también mirará más lejos de la Tierra que las misiones anteriores de caza de planetas. El estudio original de Kepler monitoreó estrellas a una distancia promedio de unos 2.000 años luz. Vio un área modesta del cielo, un área total de unos 115 grados cuadrados. TESS escanea casi todo el cielo, pero intenta encontrar mundos más cercanos a la Tierra, con distancias típicas de alrededor de 150 años luz. Roman utilizará tanto microlente como detección de tránsito para encontrar planetas a una distancia de hasta 26.000 años luz.
La combinación de los resultados de la microlente y la búsqueda de planetas de tránsito romano ayudará a proporcionar un censo más completo de los planetas, revelando mundos con una amplia gama de tamaños y órbitas. La misión será la primera oportunidad para encontrar una gran cantidad de planetas de tránsito a miles de años luz de distancia, lo que ayudará a los astrónomos a aprender más sobre la demografía de los planetas en diferentes regiones de la galaxia.
“El hecho de que podamos detectar miles de planetas en tránsito con solo mirar los datos de microlentes que ya se han recopilado es emocionante”, dijo la coautora del estudio, Jennifer Yee, astrofísica del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian en Cambridge, Massachusetts. “Es ciencia gratuita”.
Misión romana de la NASA para explorar el núcleo de la galaxia en busca de júpiter calientes y enanas marrones proporcionada por el Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA
Cotización: La misión romana de la NASA previó el descubrimiento de 100.000 planetas en tránsito (1 de abril de 2021), obtenido el 1 de abril de 2021 de https://phys.org/news/2021-04-nasa-roman-mission-transiting-planets.html
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