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El futuro telescopio espacial Roman detectará planetas interestelares

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Nuevas simulaciones muestran que el Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA será capaz de descubrir una cierta cantidad de planetas interestelares, cuerpos que flotan libremente y que van a la deriva por nuestra galaxia sin estar atados a una estrella. El estudio de estos mundos-isla nos ayudará a entender más sobre cómo los sistemas planetarios se forman, evolucionan y se separan

Los astrónomos descubrieron planetas más allá de nuestro sistema solar, conocidos como exoplanetas, en los años 90. Rápidamente pasamos de conocer solo nuestro propio sistema planetario a darnos cuenta de que el número de planetas probablemente supere a los cientos de miles de millones de estrellas de nuestra galaxia. Ahora, un equipo de científicos está encontrando formas de mejorar nuestra comprensión de la demografía de los planetas, buscando mundos interestelares.

“A medida que nuestra visión del universo se ha ido ampliando, nos hemos dado cuenta de que nuestro sistema solar puede ser algo inusual”, dijo Samson Johnson, estudiante de postgrado de la Universidad Estatal de Ohio en Columbus que dirigió el esfuerzo de investigación. “El telescopio Roman nos ayudará a aprender más sobre cómo encajamos en el esquema cósmico de las cosas estudiando los planetas interestelares”.

Los resultados, publicados en la revista Astronomical Journal, se centran en la capacidad del Telescopio Espacial Roman para localizar y caracterizar planetas aislados. Los astrónomos solo han descubierto algunos de estos mundos nómadas hasta ahora porque son muy difíciles de detectar.

Roman encontrará planetas interestelares utilizando microlentes gravitacionales. La lente gravitacional es un efecto de observación que ocurre 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.

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Ilustración de la nave Roman. (Foto: NASA/Goddard Space Flight Center)

Si un planeta solitario se alinea estrechamente con una estrella más distante desde nuestro punto de vista, la luz de la estrella se doblará mientras viaja a través del espacio-tiempo curvado 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 a lo largo del tiempo revela pistas sobre la masa del planeta.

“La señal de microlente de un planeta interestelar solo dura entre unas pocas horas y un par de días y luego desaparece para siempre”, dijo el co-autor Matthew Penny, profesor asistente de física y astronomía en la Universidad Estatal de Louisiana en Baton Rouge. “Esto hace que sea difícil observarlos desde la Tierra, incluso con múltiples telescopios. El Roman será un gran cambio para las búsquedas de planetas interestelares“.

El uso de microlentes ofrece la mejor manera de buscar planetas interestelares de manera sistemática, especialmente aquellos con masas bajas. No brillan como 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 las estrellas más distantes.

Johnson y sus coautores mostraron que Roman será capaz de detectar planetas con masas tan pequeñas como la de Marte. El estudio de estos exoplanetas ayudará a reducir los modelos de formación planetaria que compiten entre sí.

El proceso de formación de planetas puede ser caótico, ya que los objetos más pequeños colisionan 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 lanzan un planeta fuera del control gravitacional de su estrella madre. A menos que se las arregle para arrastrar una luna con él, el nuevo mundo huérfano estará condenado a vagar por la galaxia en solitario.

Los planetas interestelares también pueden formarse aislados de las nubes de gas y polvo, de forma similar a cómo 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 a su alrededor.

Roman probará modelos de formación y evolución planetaria que predicen diferentes números de estos mundos aislados. Determinar la abundancia y las masas de los planetas errantes ofrecerá una visión de la física que impulsa su formación. El equipo de investigación encontró que la misión proporcionará un recuento de planetas interestelares que será 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 por encima de la atmósfera, a más de un millón y medio de kilómetros de distancia de la Tierra en dirección opuesta al Sol, producirá resultados de microlente muy superiores. Además de proporcionar una vista más nítida, la perspectiva de Roman le permitirá mirar fijamente el mismo trozo de cielo continuamente durante meses. Johnson y sus colegas mostraron que el estudio de microlentes de Roman detectará cientos de planetas errantes, aunque solo buscará en una franja relativamente estrecha de la galaxia.

Parte del estudio consistió en determinar cómo analizar los datos futuros de la misión para obtener un censo más preciso. Los científicos podrán extrapolar el recuento de planetas interestelares de Roman para estimar cuán comunes son estos objetos en toda la galaxia.

(Fuente: NCYT Amazings)

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