Se espera que el Telescopio Espacial Romano Nancy Grace de la NASA amplíe drásticamente la búsqueda de planetas fuera de nuestro sistema solar, conocidos como exoplanetas. Los científicos estiman que la misión podría descubrir alrededor de 100.000 mundos previamente desconocidos, un aumento significativo con respecto a los aproximadamente 6.300 exoplanetas descubiertos hasta ahora por las misiones de la NASA y otros observatorios.
Lo que hace que Roman sea particularmente emocionante se mostrará dónde. La mayoría de los descubrimientos de exoplanetas hasta la fecha provienen de regiones relativamente cercanas de la galaxia. Roman, sin embargo, explorará las regiones en gran parte inexploradas de la Vía Láctea, proporcionando una visión mucho más amplia de los sistemas planetarios de nuestra galaxia.
“Nuestra galaxia alberga muchos entornos diferentes, pero cuando se trata de encontrar exoplanetas, en realidad sólo hemos explorado uno: nuestro propio vecindario”, dijo Elisa Quintana, investigadora de exoplanetas en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Quintana lidera un equipo centrado en el desarrollo de software y simulaciones para ayudar a prepararse para las observaciones del tránsito de exoplanetas romanos. “Roman ampliará considerablemente la búsqueda para incluir otros hábitats galácticos, lo que podría ayudarnos a aprender cómo varía la composición planetaria en diferentes regiones de la Vía Láctea”.
Hoy en día, la mayoría de los exoplanetas conocidos se encuentran a unos pocos miles de años luz de la Tierra. Uno de los estudios iniciales de Roman mirará mucho más allá de ese rango, examinando estrellas a través del denso bulbo central de la Vía Láctea y extendiéndose hasta los confines más lejanos de la galaxia.
La Vía Láctea busca nuevos mundos
Los romanos observaban constantemente las estrellas en gran parte de la Vía Láctea, buscando cambios en su brillo.
Una estrategia depende del tránsito de los planetas. Cuando un planeta pasa frente a su estrella desde nuestro punto de vista, bloquea una pequeña cantidad de luz de la estrella, lo que hace que la estrella se atenúe temporalmente.
El telescopio también utilizará una segunda técnica llamada microlente. En estos casos, la gravedad de una estrella en primer plano y los planetas que la acompañan magnifican la luz de una estrella más distante en el fondo, esencialmente haciéndola más brillante.
Cada método es sensible a diferentes tipos de planetas.
La técnica de tránsito, que se espera que descubra aproximadamente 100.000 Tierras, es particularmente eficaz para detectar planetas grandes y extremadamente calientes. Estos planetas bloquean más luz de sus estrellas y completan sus órbitas con mayor frecuencia, lo que los hace más fáciles de detectar.
La microlente, que se espera revele más de 1.000 mundos, es experta en encontrar planetas alejados de sus estrellas, incluidos sistemas similares a nuestro propio sistema solar. Puede detectar planetas menores como la Tierra y Marte dentro de la zona habitable y a mayores distancias de sus estrellas. Muchos de estos en el mundo son extremadamente difíciles o incluso imposibles de encontrar utilizando otros métodos de identificación.
Juntos, estos métodos complementarios permitirán a los científicos investigar cómo se forman los planetas en toda la galaxia, incluida la región donde puede haberse originado nuestro propio sistema solar.
La fuente del origen de la tierra.
Hoy en día, nuestro sistema solar se encuentra a unos 27.000 años luz del centro de la Vía Láctea. Los investigadores creen que probablemente se formó a unos 10.000 años luz de distancia antes de desplazarse lentamente hasta su ubicación actual cerca del centro galáctico.
La evidencia de esta idea proviene principalmente de la composición química del Sol.
Los astrónomos utilizan el término elementos pesados para describir todos los elementos distintos del hidrógeno y el helio, que se formaron poco después de que se formara el universo. Los elementos pesados se acumulan en el interior de las estrellas y se vuelven más abundantes con el tiempo a medida que generaciones sucesivas de estrellas viven y mueren.
Las estrellas ubicadas en las regiones exteriores de las galaxias generalmente tienen material menos pesado. Por el contrario, las estrellas del bulbo galáctico tienden a ser más antiguas y ricas en elementos como silicio, oxígeno y magnesio.
Estas diferencias químicas pueden afectar el tipo de planetas que se forman alrededor de la estrella. Algunos sistemas pueden producir planetas más grandes, mundos rocosos o más planetas en total. En algunos casos, la formación estelar puede incluso afectar la formación de planetas.
Los astrónomos ya han encontrado pruebas de que existen relaciones de este tipo entre estrellas cercanas.
“Las estrellas con elementos más pesados tienden a albergar más planetas, especialmente gigantes”, dijo Robbie Wilson, becario postdoctoral Goddard de la NASA que dirigió un estudio sobre los rendimientos esperados de los planetas en tránsito de Roman.
Al examinar poblaciones muy diferentes de estrellas y planetas a lo largo de la Vía Láctea, Roman podría ampliar enormemente estos estudios y ayudar a revelar cuán comunes son realmente los sistemas planetarios como el nuestro.
“ROMAN será particularmente poderoso porque observará millones de estrellas distantes, lo que permitirá a los científicos comparar las poblaciones de planetas distantes con los que se encuentran cerca”, dijo Wilson. “Todos esos datos nos darán mucho que analizar, por lo que nos estamos preparando creando datos sintéticos, identificando planetas simulados y utilizando el aprendizaje automático para filtrar falsos positivos. De esa manera estaremos listos para comenzar cuando lleguen datos reales”.
Todos los datos recopilados por Roman estarán disponibles públicamente, lo que permitirá a investigadores y científicos ciudadanos participar en la exploración del nuevo mundo.
Extraterrestres estudiando la atmósfera y el clima.
Roman podría proporcionar datos atmosféricos de los miles de planetas en tránsito que descubrió.
“Roman no analizará la atmósfera tan profundamente como una misión como la del Telescopio Espacial James Webb de la NASA, pero recolectará una variedad de datos a una escala mucho mayor”, dijo Wilson.
Mientras que el Telescopio Espacial James Webb se centra en análisis químicos detallados de planetas individuales, ROMAN examinará una amplia gama de patrones climáticos y de temperatura en miles de mundos. Este gran conjunto de datos estadísticos puede identificar tendencias importantes y ayudar a guiar futuras observaciones de la Web y otros observatorios.
Un área de atención serán los “Júpiter calientes”, planetas gigantes aproximadamente del tamaño de Júpiter que orbitan muy cerca de sus estrellas. Debido a que Júpiter es aproximadamente 11 veces más ancho que la Tierra, estos mundos son enormes y a menudo completan una órbita en tan sólo unos días. Su alta temperatura les permite emitir radiación infrarroja detectable.
Los instrumentos infrarrojos de Roman podrán observar estos planetas brillantes y estudiar cómo cambia su brillo con el tiempo.
Cuando un Júpiter caliente pasa frente a su estrella, los astrónomos ven una caída en el brillo. Una segunda caída, más pequeña, ocurre cuando el planeta se mueve detrás de la estrella y su luz se bloquea temporalmente.
“La caída secundaria nos dice cuán brillante es el planeta y, por lo tanto, cuán caliente es”, dijo Wilson. “Al seguir cómo cambia el brillo del planeta en su órbita, Roman también puede ver la diferencia entre el día y la noche e incluso detectar el cambio de las regiones más calientes del planeta. Esto nos informa sobre los vientos atmosféricos y la circulación del calor”.
Una nueva era para el descubrimiento de exoplanetas
La misión Kepler de la NASA transformó la ciencia de los exoplanetas al observar casi 100.000 estrellas y demostrar que los planetas son notablemente comunes en toda la Vía Láctea.
“El estudio de 100.000 estrellas de la misión Kepler de la NASA, ahora retirada, revolucionó el campo de los exoplanetas hace una década y nos enseñó que los planetas son más comunes que las estrellas en nuestra galaxia”, dijo Jorge Martínez-Palomera, astrónomo del Goddard de la NASA que preparó los datos de ROMANS.
Se espera que Roman lleve ese legado aún más lejos. Su Galactic Bulge Survey observará alrededor de 100 millones de estrellas mientras explora regiones de la Vía Láctea que siguen siendo en gran medida desconocidas.
“El Roman Galactic Bulge Survey observará casi 100 millones de estrellas y explorará regiones inexploradas de nuestra galaxia, proporcionando un conjunto de datos fundamental que revolucionará lo que sabemos sobre otros mundos y nuestra ubicación en el universo por igual”.
