¿De qué están hechos los exoplanetas?

Un gran avance llegado en los últimos años es la imagen directa de exoplanetas. Los telescopios terrestres han comenzado a tomar imágenes de infrarrojos de los planetas que se presentan cerca de sus estrellas en retratos de la familia. Pero para los astrónomos, una imagen vale más que mil palabras, si su luz se puede romper en un arco iris de diferentes longitudes de onda.

Esos deseos se hacen realidad, ya que los investigadores están empezando a instalar cámaras infrarrojas de los telescopios terrestres equipados con espectrógrafos. Los espectrógrafos son instrumentos que propagan la luz de un objeto, dejando al descubierto la firma de moléculas. Proyecto 1640, financiado en parte por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, ha logrado recientemente este objetivo mediante el Observatorio Palomar cerca de San Diego.

"En sólo una hora, hemos sido capaces de obtener información precisa sobre la composición de cuatro planetas alrededor de una estrella abrumadoramente brillante", dijo Gautam Vasisht del JPL, coautor del nuevo estudio que aparece en la revista Astrophysical Journal. "La estrella es cien mil veces más brillante que los planetas, por lo que hemos desarrollado maneras de eliminar su brillo y aislar la extremadamente débil luz de los planetas."

Otras estrategias

Junto con la imagen infrarroja terrestre, otras estrategias de peinado a través de las atmósferas de los planetas gigantes se están persiguiendo activamente también, como los telescopios Spitzer de la NASA y Hubble, que monitorizan los planetas que cruzan frente a sus estrellas, y luego desaparecen detrás. El futuro telescopio James Webb de la NASA usará una estrategia comparable para estudiar las atmósferas de planetas sólo ligeramente más grandes que la Tierra.

En un nuevo estudio, los investigadores examinaron a HR 8799, una estrella grande orbitada por un mínimo de cuatro conocidos planetas gigantes rojos. Tres de los planetas estaban entre los primeros fotografiados directamente alrededor de una estrella, gracias a las observaciones de los telescopios Gemini y Keck en Mauna Kea, Hawai, en 2008. El cuarto planeta, el más cercano a la estrella y más difícil de ver, fue revelado en las imágenes tomadas por el telescopio Keck en 2010.

Eso sólo ya fue una tremenda hazaña teniendo en cuenta que todos los planetas descubiertos hasta entonces se habían realizado a través de medios indirectos. Sin embargo, esas imágenes no fueron suficientes para revelar cualquier información sobre la composición química de los planetas. Ahí es donde se necesitan espectrógrafos para exponer las "huellas digitales" de las moléculas en la atmósfera de un planeta.

Colección de instrumentos

Proyecto 1640 logra esto con una colección de instrumentos, que el equipo instala en los telescopios terrestres cada vez que van a "carreras de observación". El conjunto incluye un coronógrafo para enmascarar la luz de las estrellas, un sistema avanzado de óptica adaptativa, que elimina el efecto borroso de la atmósfera en movimiento, haciendo millones de pequeños ajustes a los dos espejos deformables del telescopio, un espectrógrafo de imágenes que graba 30 imágenes en un arco iris de colores infrarrojos simultáneamente, y un sensor de frente de onda que se ajusta más a los espejos para compensar la luz de las estrellas dispersas.

Sus resultados revelaron que los cuatro planetas tienen diferentes composiciones. Algunos, de forma inesperada, no tienen metano, y puede haber indicios de amoniaco u otros compuestos que también serían sorprendente. Mientras tanto, la búsqueda de obtener más y mejores espectros de exoplanetas continúa. Otros investigadores han usado el telescopio Keck y el Telescopio Binocular, cerca de Tucson, Arizona, para estudiar la emisión de los planetas individuales en el sistema HR8799. Además del sistema de HR 8799, sólo otros dos han producido imágenes de exoplanetas. El siguiente paso es encontrar más planetas maduros por desvelar sus secretos químicos.