400 Tierra errante

El próximo telescopio romano Nancy Grace de la NASA buscará "huérfanos cósmicos", planetas sin estrellas que podrían incluso superar en número a sus homólogos en órbita en nuestra galaxia.

Nuevas predicciones sugieren que un próximo telescopio espacial de la NASA podría detectar más de 400 mundos con masa terrestre ocultos a lo largo de la Vía Láctea que se han "deshonesto" y, por lo tanto, deambulan solos por nuestra galaxia.

Se cree que estos mundos huérfanos comienzan sus vidas en un sistema planetario, similar al sistema solar, pero en algún momento son expulsados ​​por un mecanismo hasta ahora desconocido. A pesar de la imagen familiar de planetas orbitando cuidadosamente una estrella, una nueva investigación sugiere que estos mundos huérfanos sin estrellas pueden superar en número a las estrellas en la Vía Láctea en una proporción de 20 a 1. Esto implica que los mundos no conectados en nuestra galaxia son alrededor de seis veces más comunes que los planetas que orbitan alrededor de estrellas madre.

"Estimamos que nuestra galaxia alberga 20 veces más planetas rebeldes que estrellas: billones de mundos vagando solos", dijo en un comunicado el autor de la investigación y científico principal de la NASA, David Bennett. "Esta es la primera medición del número de planetas rebeldes en la galaxia que son sensibles a planetas menos masivos que la Tierra".

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Normalmente, los planetas fuera de nuestro sistema solar, conocidos como exoplanetas, se detectan por los efectos que tienen en sus estrellas anfitrionas. Por ejemplo, un exoplaneta puede hacer que los espectadores desde la Tierra sean testigos de una caída en la luz de su estrella a medida que la trayectoria del planeta lo lleva entre la estrella y nuestro planeta. O bien, un exoplaneta puede afectar esa luz a través de una oscilación que crea en la órbita de su estrella anfitriona mientras tira gravitacionalmente del cuerpo brillante. Pero el hecho de que los planetas rebeldes estén tan lejos de las estrellas anfitrionas hace que sea difícil detectarlos.

Uno de los principales objetivos del Telescopio Romano Nancy Grace de la NASA, cuando el instrumento espacial entre en funcionamiento, es detectar a estos pícaros. Estimaciones anteriores sugerían que Roman, que se lanzará en mayo de 2027, sería capaz de detectar alrededor de 50 planetas rebeldes del tamaño de la Tierra, pero los nuevos hallazgos han aumentado esa cifra. En cambio, implican una cifra más cercana a 400. De hecho, los mismos astrónomos detrás de los hallazgos ya han identificado un candidato a planeta rebelde del tamaño de la Tierra para que Roman lo investigue.

Bennett y sus colegas llegaron a sus conclusiones con datos recopilados durante un estudio astronómico de nueve años llamado Microlensing Observations in Astrophysics (MOA). Realizado en el Observatorio de la Universidad Mount John en Nueva Zelanda, el MOA buscó objetos con la ayuda de un fenómeno predicho por primera vez por la teoría de la relatividad general de Einstein llamado lente gravitacional, algo que Roman también utilizará para cazar a los pícaros.

En una edición futura de The Astronomical Journal se publicarán dos artículos que describen los últimos hallazgos del equipo.

La teoría de la relatividad general de Einstein de 1915 predice que los objetos con masas "deforman" la estructura misma del espacio. Si bien esta deformación funciona en tres dimensiones (cuatro si se toma en cuenta el tiempo), se puede considerar análoga al efecto 2D de colocar bolas con diferentes masas sobre una lámina de goma estirada. Cuanto mayor sea la masa de la bola, más profunda será la abolladura en la lámina. Asimismo, cuanto más masivo es el objeto cósmico, más fuerte es la deformación en el espacio.

Además, cuando un objeto muy masivo deforma el espacio, eso también puede afectar la luz emitida por otros objetos ubicados en el fondo, causando que dicha luminiscencia se doble al pasar por la huella cósmica del objeto original. En última instancia, esto puede crear un efecto de aumento en el objeto de fondo, lo que conduce al fenómeno de lentes gravitacionales.

La microlente es una variación de este concepto que ocurre cuando un objeto más pequeño, como un planeta o una estrella, se desliza entre la Tierra y una fuente de luz de fondo, como una estrella o una galaxia, y se alinea casi perfectamente con ambos. Esto hace que las máquinas terrestres detecten un aumento en el brillo del objeto de fondo, pero que no es tan extremo como los efectos de las lentes gravitacionales. Aun así, la microlente es útil para detectar planetas rebeldes y otros objetos pequeños que no emiten luz y, por tanto, están casi totalmente oscuros.

"La microlente es la única forma en que podemos encontrar objetos como planetas flotantes de baja masa e incluso agujeros negros primordiales", dijo el autor de la investigación y profesor de la Universidad de Osaka, Takahiro Sumi. "Es muy emocionante utilizar la gravedad para descubrir objetos que nunca podríamos esperar ver directamente".

Desde el descubrimiento del primer exoplaneta alrededor de una estrella similar al Sol en 1995, el catálogo de exoplanetas ha crecido hasta contener más de 5.000 de estos intrigantes objetos. La mayoría de estos planetas, sin embargo, son mundos gigantes que orbitan cerca de su estrella anfitriona.

Además, el planeta rebelde recientemente descubierto, aproximadamente del tamaño de la Tierra, representa apenas la segunda vez que se encuentra un mundo de este tipo utilizando microlentes. El equipo detrás del descubrimiento sugiere que esto significa que los mundos rebeldes suelen ser planetas más pequeños con tamaños similares y más pequeños que la Tierra.

"Descubrimos que los pícaros del tamaño de la Tierra son más comunes que los más masivos", dijo Sumi. "La diferencia entre las masas promedio de los planetas ligados a las estrellas y los que flotan libremente es la clave para comprender los mecanismos de formación planetaria". La naturaleza caótica de la formación planetaria puede explicar cómo los pícaros llegan a vagar solos por la galaxia en primer lugar. Los planetas menos masivos tienen una influencia gravitacional más débil sobre sus estrellas anfitrionas, lo que significa que es más fácil que una interacción en un sistema en formación los arroje lejos, dejándolos vagando solos por el cosmos.

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Si bien los eventos de microlente son útiles para detectar planetas rebeldes, ver estos eventos en la vasta extensión del espacio sigue siendo como detectar una aguja planetaria en un pajar cósmico. Y los eventos de microlente causados ​​por planetas individuales son increíblemente raros. Para agravar este problema está el hecho de que los eventos de lente, a diferencia del tránsito regular de un planeta a través de la cara de su estrella o la oscilación periódica causada por un planeta en órbita, son un asunto de una sola vez. . Cuando estos planetas cruzan una estrella de fondo, nunca vuelven a la misma región del espacio.

Ahí es donde entra en juego el Telescopio Romano Nancy Grace.

Con su campo de visión excepcionalmente amplio, el telescopio espacial infrarrojo podría tender una red más amplia para atrapar a los pícaros. Y tendrá la visión necesaria para ver planetas huérfanos del tamaño de la Tierra.

"Roman será sensible a planetas rebeldes incluso de menor masa, ya que los observará desde el espacio", dijo el autor de la investigación y profesor asistente en la Universidad de Osaka, Naoki Koshimoto. "La combinación de la visión amplia y nítida de Roman nos permitirá estudiar los objetos que encuentre con más detalle de lo que podemos hacerlo usando sólo telescopios terrestres, lo cual es una perspectiva emocionante".

Los datos de Roman se combinarán con observaciones del telescopio del Experimento de Microlente Infrarroja de Foco Principal (PRIME) de Japón de 1,8 metros, ubicado en el Observatorio Astronómico de Sudáfrica en Sutherland.

"Una señal de microlente de un planeta rebelde puede tardar desde unas pocas horas hasta aproximadamente un día, por lo que los astrónomos tendrán la oportunidad de realizar observaciones simultáneas con Roman y PRIME", dijo Koshimoto.

Esta combinación de datos también debería permitir a los astrónomos medir con mayor precisión las masas de los planetas huérfanos errantes, ayudándoles así a determinar mejor qué causó que se volvieran rebeldes en primer lugar.

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Robert Lea es un periodista científico del Reino Unido cuyos artículos se han publicado en Physics World, New Scientist, Astronomy Magazine, All About Space, Newsweek y ZME Science. También escribe sobre comunicación científica para Elsevier y el European Journal of Physics. Rob tiene una licenciatura en física y astronomía de la Open University del Reino Unido. Síguelo en Twitter @sciencef1rst.

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