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Este blog aborda los descubrimientos de planetas desde una perspectiva amena y sencilla, pero siempre precisa y contrastada, para una lectura agradable.

28 noviembre, 2010

Sobre cómo descubrimos planetas…

 
En una publicación anterior escribíamos qué eran los exoplanetas y, si aún se tienen dudas, esperamos que este blog pueda aclararlas a todo el mundo. Pues al fin eso es lo que buscamos en este blog, que todo el mundo sepa la importancia de los actuales descubrimientos que se hacen en lugares tan lejanos que, simplemente, no podemos verlos.

Efectivamente, muy pocos de los planetas que conocemos actualmente han sido vistos directamente por los ojos de la humanidad. Ya que éste es, por mucho, el método más tradicional de detección de planetas… y que se pierde en la prehistoria.

En aquellos tiempos, los primeros nobles ociosos de nuestra especie comenzaron a ver esos puntos de luz sobre sus cabezas de una forma diferente. Primero vieron que podían orientarse en las noches, mientras cazaban, siguiendo unas formas reconocibles en lo alto. La primera de ellas es la de tres puntos seguidos que luego conformaría la constelación del cazador, más conocida actualmente como Orión.

Orion

Tres puntos cerca del ecuador son conocidos como el Cinturón de Orión. Se pueden ver durante medio año, especialmente en invierno. Hoy puede comenzar a verse entre las 9:00 y 9:30 por el Este, por donde sale el Sol. Imagenes propiedad de Stellarium.

Pero pronto se dieron cuenta que no todos esos puntos les servían de referencia, pues habían algunos puntos que no se movían en consonancia con los demás. Pues conforme pasaban los días se iban trasladando, poco a poco, de un sitio a otro. Así comenzó a hablarse de los planetas, que en griego (la primera cultura científica de la humanidad) significaba Errantes o Vagabundos.

Simulación a alta velocidad del planeta Júpiter y otros planetas del cielo, según su concepción original. El objeto grande que aparece esporádicamente es la Luna, y la línea blanca es nuestro horizonte (se ha eliminado el suelo para seguir a Júpiter en todo su recorrido).

Luego descubrimos hace unos pocos siglos que el comportamiento que hay en esos puntos luminosos es en realidad el mismo que el que hay aquí… Sólo que aquello contradecía el sentido común… si en realidad fuera así, esos puntos deberían caerse sobre nosotros…

Pero gracias a la maravilla del ingenio humano pudimos hacer dos cosas importantísimas: una práctica, el telescopio, y una teórica, la ley universal de la gravedad. Sobre la gravedad puede leerse en cualquier sitio de Internet, o en mi publicación sobre qué es un exoplaneta. Y sobre el telescopio poco puede decirse ya que no se sepa o no pueda preguntarse en cualquier tienda que lo venda. Se trata básicamente de un tubo con varios cristales, llamados lentes, que deforman la luz que se recibe de un lado para concentrarla en el otro punto y así "aumentar” la imagen muchas veces más de lo que vería el ojo humano sin ninguna ayuda.

Entonces descubrimos que casi todos esos puntos eran como el inmenso Sol que nos ilumina durante el día, pero tan lejos que sólo se veían como esos puntitos. Y los cuerpos que se movían eran en realidad otros mundos como la Tierra que giraban, al igual que ésta, sobre el Sol. Este movimiento es uniforme y suave, aunque veloz e imperceptible, porque los mundos “flotan” en el vacío, que no genera resistencia (a diferencia de la atmósfera). Y se atraen entre sí por la gravedad, un fenómeno que sí es perceptible, pues nuestros océanos se levantan literalmente cuando se encuentran más cerca del Sol y de la Luna, el cuerpo más masivo y el mas cercano a la Tierra, respectivamente. Y ese levantamiento, conocido como marea es debido a esa atracción que llamamos gravedad, y que nos mantiene pegados al suelo.

Entonces, gracias al telescopio, La Luna y el Sol dejaron de considerarse planetas, pues pertenecían a categorías nuevas, llamadas satélites y estrellas respectivamente. Y se descubrieron nuevos planetas, que hasta entonces eran Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno; los únicos planetas hallados por el método de detección más directo que hay, el ojo desnudo. Entonces descubrimos a Urano, a Neptuno, y a los planetas enanos Ceres, Plutón, Makemake, Haumea, Eris y otros planetas que por su lejanía o pequeño tamaño se hacían imposibles de ver a simple vista.

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La estrella GQ LUPI y planeta compañero, llamado de forma científica como GQ LUPI b

Desde entonces los telescopios se han mejorado tanto que hace menos de dos décadas hemos comenzado a ver los planetas que giran en torno a otros soles, a las otras estrellas que flotan en la lejanía de la noche. Pero sólo hemos logrado ver un pequeño puñado, pues el brillo de sus estrellas nos impide verlos. Algo parecido pasa en nuestras propias calles, donde el brillo de todas las luces de la ciudad nos impide ver a las estrellas mismas. Ello nos obliga a irnos a descampados lejos de la urbe para poder observarlas. Cosa que antes del descubrimiento de la bombilla nunca se hubiera considerado.

Por ello, y debido a las dificultades que plantea la observación directa de planetas (dificultades que sin embargo son superables, pero requieren un enorme esfuerzo económico), los astrónomos han comenzado a emplear métodos indirectos para llegar a saber dónde hay un planeta… y saber todo lo que se pueda sobre los mismos.

Estos métodos hacen uso de otros efectos producidos por la presencia de un planeta, diferentes al efecto visual que tiene el “verlos con los propios ojos”. Pues nosotros para ver las estrellas podemos alejarnos de la ciudad, pero para ver los planetas no podemos alejar a estos de su estrella… ¿alguna vez has intentado mover al Mundo? pues físicamente es casi imposible.

El principal efecto indirecto producido por un planeta es el de la gravedad. Así como la Luna y el Sol atraen a la Tierra, ésta hace lo mismo sobre ambas… ¡Por eso se llama Ley Universal de la Gravedad!, ¡se aplica a todos los cuerpos!… Lo único es que el objeto más grande siempre hace mover más al más pequeño, por lo que el efecto del pequeño sobre el grande es, efectivamente, pequeño, de allí que la luna, más pequeña que la Tierra, gire sobre nosotros, y no nosotros sobre ella.

Sin embargo, el punto de la Tierra sobre el que giramos alrededor el Sol no es precisamente el centro de la Tierra, sino que está a 4.670 kilómetros de éste ¿Cómo es eso posible? Esa diferencia es debida a la atracción de la Luna sobre nosotros… y que genera un efecto sobre nuestro mundo

El objeto Grande es la Tierra, y el pequeño la Luna. Y lo rojo es el punto donde ambos giramos sobre del Sol.

Pues eso mismo le hacemos nosotros a nuestro Sol, y todos los planetas al Sol… y todos los planetas extrasolares a sus respectivos soles. Así que si podemos medir con suficiente detalle los extraños movimientos periódicos que hace una “estrella fija” en el firmamento, podemos llegar a saber, no sólo que tiene uno o varios planetas, sino a que distancia de la estrella, y que tan grandes o masivos son estos.

Ese es el principal método por el que hemos descubierto la mayoría de los planetas conocidos a día de hoy, y que se llama Método de la velocidad radial.

Conocemos cientos de planetas, gracias a que estos son inmensos y están lo suficientemente cerca de su estrella para que el efecto sea tan grande que podamos medirlo con nuestros sencillos y básicos aparatos actuales, comparados con los que se fabricarán en varios siglos. Y es que cualquier telescopio infantil actual es tan bueno o mejor que el que usó Galileo Galilei para hacer los descubrimientos que mencionamos al principio, y que cambiaron nuestra forma de ver nuestro entorno.

Telescopios y programas de medición más elaborados, complejos y potentes nos harán detectar planetas más pequeños y alejados de su estrella… hasta que un día descubramos planetas como Plutón en estrellas como nuestro Sol.

El segundo método actual más fructífero es el del Tránsito, que básicamente detecta los mini-eclipsesproducidos cuando un planeta se atraviesa entre su estrella y nosotros. Es comprensible que el número de planetas que casualmente se encuentran en la trayectoria entre su estrella y nosotros es muy bajo. Pero tomando en cuenta que existen cientos de miles de millones de estrellas observables por nuestros telescopios… simplemente es cuestión de observar un buen puñado de éstas y esperar a ver que pasa…

Actualmente existen telescopios, tanto en tierra como en el espacio, observando pacientemente un pedazo de cielo a ver como se disminuye el brillo de alguna estrella de forma repetida. El más moderno es el telescopio espacial Kepler, que se espera que nos devele cientos o miles de planetas cuando se publique el informe de sus responsables científicos. Los primeros planetas que se descubren así son, nuevamente, los más Grandes y Cercanos a su estrella. Pues opacan más a ésta y tardan menos tiempo en dar la vuelta alrededor. Pero con más tiempo de observación, se pueden detectar igualmente planetas alejados y, a diferencia de la velocidad radial, podemos conocer otras cosas del planeta, como la composición principal de su atmósfera, y el diámetro mismo del planeta.

Y algunos se preguntarán “¿Porque si podemos detectar los eclipses no podemos ver al mismo planeta?” la respuesta es que, de hecho, los eclipses son tan suaves que no se pueden ver al ojo, ni siquiera usando los telescopios. Pero nuevamente el ingenio humano nos saca de apuros, así como el telescopio en su momento, ahora poseemos dos herramientas que nos ayudan en su detección, una es el fotómetro, que detecta y calcula a un nivel increíble la cantidad de luz que recibe, a un nivel que nuestro cerebro simplemente es incapaz de detectar.  Y la otra herramienta es el software informático. Los ordenadores son muy buenos, ya lo sabemos, en hacer complejos cálculos matemáticos que permitan “arrojar luz” sobre lo que un fotómetro nos dice que detecta en un largo lapso del tiempo.

Otros métodos que han tenido éxito, aunque sea en menor tamaño, o sólo para una clase especial de planetas, son el de la astrometría, el Microlente Gravitacional (Planetas muy alejados de sus estrellas, que están, a su vez, muy alejadas de nosotros), las Perturbaciones Gravitacionales en Discos de Polvo (Planetas en formación), la medición de pulsos de radio en pulsares (remanentes de estrellas muertas) y las binarias eclipsantes (un planeta que orbita una pareja de estrellas).

Estos métodos los consultaremos más adelante. Pues cada uno requiere exponerlos adecuadamente.

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