Encontrando exoplanetas tapando las estrellas

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El sistema solar de HR 8799. La imagen se obtuvo con observaciones realizadas con un coronógrafo de vórtice a lo largo de 7 años. Este sistema se encuentra a 129 años luz de distancia de la Tierra.

Un exoplaneta o planeta extrasolar es un planeta que está fuera de nuestro sistema solar. La primera detección confirmada de uno data de 1988, pero ha sido en los últimos años cuando el número de hallazgos confirmados se ha disparado. Los últimos datos oficiales (a cierre de abril) indican que se han encontrado 3.608 planetas en 2.702 sistemas planetarios de los que 610 tienen más de un planeta.

Un número que empieza a ser significativo hace que, por pura probabilidad, empiecen a aparecer planetas con características que los hacen potencialmente habitables, lo que ha acaparado portadas en prensa y que los exoplanetas sean conocidos por el público en general.

Con todo detectar exoplanetas no es precisamente fácil. Y ello se debe, fundamentalmente, a la enorme diferencia de luminosidad entre el planeta y la estrella que orbita, por lo que hay que recurrir a métodos indirectos y renunciar, en muchos casos, a disponer de información de sus atmósferas, por ejemplo, ya que no se pueden “ver”. Pero puede que esto cambie.

Artur Aleksanyan encabeza un grupo de físicos de la Universidad de Burdeos (Francia) que a propuesto una mejora a una de las técnicas que se emplean en la búsqueda de exoplanetas, en concreto la coronagrafía, que podría permitir ver directamente los exoplanetas en sistemas con dos o más estrellas, los más habituales en el universo hasta donde sabemos.

Imagen obtenida por un coronógrafo de vórtice de tres de los cuatro planetas que orbitan HR 8799 (que se encuentra en la posición X y etiquetada como «Star»). Este tipo de imagen se obtuvo por primera vez en 2008.

Un coronógrafo de vórtice fuerza una trayectoria espiral hacia el exterior a la luz entrante desde una fuente puntual en el espacio, “doblando” la luz a lo largo de una ruta que ya no coincide con la cámara del telescopio. Al hacerlo, bloquea la luz de la fuente, permitiendo que los objetos débiles cercanos a la fuente se vuelvan visibles: los fotones de los objetos pasan a través del dispositivo sin obstáculos. Esos objetos incluyen a los exoplanetas que orbitan a las estrellas. Pero los coronógrafos de vórtice actuales sólo pueden atenuar una fuente a la vez, eso está bien para conseguir imágenes de un planeta que tenga una sola estrella anfitriona, pero no para uno con múltiples estrellas.

El coronógrafo de vórtice propuesto por Aleksanyan y sus colaboradores utiliza defectos reconfigurables en un cristal líquido, que son los que fuerzan las trayectorias en espiral a las fuentes puntuales de luz. Los dispositivos tradicionales usan defectos únicos fijos de varios materiales. Usando rayos láser, se pueden escribir y borrar múltiples defectos del cristal líquido rápidamente y con una precisión extraordinaria. Esto permite que el dispositivo se configure fácilmente para cualquier sistema estelar, independientemente del número de estrellas que incluya.

Imagen del experimento con un sistema triple. Nótese an las imágenes de la derecha cómo mejora el detalle del fondo. Abajo la simulación por ordenador del modelo.

Como demostración del principio de funcionamiento, los investigadores simularon un sistema de triple estrella en el laboratorio usando tres haces de luz, y dirigieron los haces hacia un dispositivo con tres defectos. Encontraron que el dispositivo atenuaba drásticamente la luz que llegaba a una cámara procedente de estas estrellas artificiales. El dispositivo podría incluir cualquier número de defectos, ampliando significativamente las capacidades de los coronógrafos de vórtice actuales, multiplicando así el número de exoplanetas que podrían descubrirse y, sobre todo, aumentando la calidad de la información sobre ellos.

Referencia:

Artur Aleksanyan, Nina Kravets, and Etienne Brasselet (2017) Multiple-Star System Adaptive Vortex Coronagraphy Using a Liquid Crystal Light Valve Physical Review Letters doi: 10.1103/PhysRevLett.118.203902

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next

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