Ciencia

Fuente: NASA/JPL/Space Science Institute

Los anillos alrededor de planetas son comunes en el Sistema Solar. Los más conocidos son los de Saturno, visibles desde la Tierra si se mira con un telescopio. El sistema de anillos de este vecino gigante gaseoso está compuesto en su mayoría por partículas de hielo que crean una estela que nuestro Sol ilumina, permitiéndonos verlos. 

Pero Saturno no es el único con anillos: Júpiter, Urano y Neptuno también tienen, solo que de menor tamaño y por eso menos visibles. “Incluso objetos pequeños, tales como asteroides y núcleos cometarios, podrían tener sus propios anillos”, comenta el profesor Jorge Zuluaga, investigador del grupo Física y Astrofísica Computacional, FACom.

El profesor Zuluaga, experto en exoplanetas (planetas que están fuera del Sistema Solar), trabajó junto con David Kipping durante su pasantía en el CfA; ambos investigaron, junto con los estudiantes Mario Sucerquia y Jaime Andrés Alvarado, y lograron descubrir un método rápido y novedoso para identificar exoanillos, partiendo de bases de datos fotométricas. 

Exoplanetas, tránsitos solares y datos

Antes de 1995 no conocíamos planetas más allá de Plutón (denominado “planetoide” en 2006 por la Unión Astronómica Internacional, dejando el Sistema Solar solo con ocho planetas). Sin embargo, el hallazgo de 51 Pegasi B, primer planeta que giraba alrededor de una estrella diferente al Sol, cambió lo que conocemos sobre el Universo. Después de este descubrimiento, la lista de exoplanetas confirmados ha aumentado hasta casi 700, y hay más de 3000 en espera de verificación. Entre todos ellos, algunos podrían tener anillos iguales o mayores a los de Saturno, pero ¿cómo verlos? 

El telescopio espacial Kepler es el “cazador de exoplanetas”; su única misión es buscarlos observando variaciones en el brillo de estrellas; si la variación es periódica podría deberse al tránsito de un planeta, es decir, al paso de un planeta por la cara visible de esa estrella, lo que causa una especie de eclipse imperceptible para el ojo humano, pero reconocible para las computadoras que reciben constantemente la información sobre la intensidad del brillo del astro. 

Al detectar un cambio en dicha intensidad los astrónomos analizan los datos para comprobar si se trata de un planeta. 

Esta información es recopilada en bases de datos fotométricas, es decir, de información recolectada por telescopios dedicados a medir la cantidad de luz que llega de las estrellas. Dado que el acceso a estas bases es público, los científicos del mundo pueden consultarlas para buscar en ellas eventos u objetos que puedan tener comportamientos interesantes. “Estas bases de datos se construyen a partir de las observaciones de telescopios como CoRoT o Kepler que observaron aproximadamente 200.000 estrellas durante un par de años, buscando justamente evidencia de eclipses producidos por planetas”, afirma Zuluaga

Conocer los anillos planetarios

Ahora bien, si es difícil ver exoplanetas ¿cómo ver aquellos que tienen anillos? El método que propone el profesor Zuluaga y su equipo es simple: “Un planeta con anillos produce un tránsito más ‘profundo’ y prolongado que el causado por un planeta sin anillos”, comenta.

Y si en frente de una estrella pasa un planeta con anillos ¿cómo diferenciarlo del paso de un planeta más grande? 

De acuerdo con Zuluaga, Kipping y sus colegas, "si un planeta del tamaño de Júpiter tiene un anillo, los astrónomos en la Tierra, estudiando el tránsito del planeta en frente de su estrella, pensarían que el planeta es más grande de lo que realmente es. Pero encontrar planetas mucho más grandes que Júpiter no es común. Solo las estrellas enanas marrón y otras estrellas pequeñas pueden ser así de grandes”. 

“En censos fotométricos, como el levantado por el telescopio espacial Kepler, los objetos que parecen más grandes de lo esperado son marcados normalmente como ‘falsos positivos’. Deberíamos empezar a buscar cuidadosamente entre esos falsos positivos; verdaderas joyas anilladas podrían yacer escondidas en medio de esta ’basura’”, concluyen los investigadores.

Otra forma de encontrarlos

Los tránsitos planetarios proveen información, no solo del planeta sino de la estrella misma. El tamaño de la estrella determinará la profundidad de dicho tránsito, y la masa de la estrella determina su duración. Con esta información se puede estimar la densidad de la estrella, y a su vez compararse con la medida obtenida mediante otros métodos como la astrosismología, (el estudio de las vibraciones de las estrellas). 

Si ambas densidades no coinciden, las suposiciones hechas acerca del planeta y su órbita estarían equivocadas. Zuluaga, Kipping y sus colegas han demostrado que la presencia de anillos produciría sistemáticamente una subestimación de la densidad estelar. Ellos bautizaron este efecto "Photo-Ring effect".

Este método no es suficiente para demostrar o confirmar existencia de anillos, por eso el siguiente paso que darán los científicos será seleccionar candidatos en cuales observar si, en efecto, tienen anillos.

“Una vez descubiertas las estrellas alrededor de las cuáles giran planetas que podrían tener anillos, se podrían realizar observaciones más detalladas. Estas observaciones podrían realizarse con telescopios grandes en la Tierra y en el espacio”, comenta el profesor Zuluaga. “En nuestro caso particular, queremos contar con tiempo de observación del telescopio espacial Hubble para monitorear algunos de los candidatos. Las observaciones en las bases de datos fotométricas solo se pueden usar para saber que hay algo raro alrededor de una estrella. Observaciones adicionales ayudarán a confirmar la existencia de esas cosas raras”.

El nuevo método tiene el potencial de proveer información sobre la distribución estadística de las propiedades de los exoanillos, es decir “qué fracción de los planetas del tamaño de Saturno tienen anillos y entre ellos, cómo están orientados, si están más o menos alineados con la órbita del planeta o si son perpendiculares a la órbita, como en el caso de Urano”, explica el profesor Zuluaga. 

Fuente original:

"A novel method for identifying exoplanetary ring", Jorge I. Zuluaga (Harvard-Smithsonian CfA/IF/UdeA), David Kipping (Harvard-Smithsonian CfA), Mario Sucerquia (IF/UdeA), Jaime A. Alvarado (IF/UdeA), arXiv e-print: 1502.07818. Accepted for Publication in Astrophysical Journal Letters.

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