Exoplanetas: qué son, tipos y cómo se detectan

Exoplanetas: qué son, tipos y cómo se detectan

Un exoplaneta es cualquier planeta que se encuentra más allá de nuestro sistema solar. La mayoría orbita otras estrellas o en algunos casos restos estelares como enanas blancas o púlsares, es decir, remanentes de estrellas. Pero algunos exoplanetas errantes, llamados planetas rebeldes, no están ligados a ninguna estrella. 

Al momento han sido confirmados 6 013 exoplanetas de los miles de millones que se estima que existen.

Tipos de exoplanetas

De acuerdo a lo descubierto hasta ahora, en el universo se presentan unos cinco tipos de exoplanetas distintos, y unos pocos que aún no han podido describirse con exactitud. 

Están los Neptunianos, mundos con atmósferas dominadas por hidrógeno y helio, de un tamaño parecido al de Neptuno o Urano de nuestro sistema solar, con núcleos de roca y metales pesados. La mayoría de los registrados hasta ahora, pertenecen a aquella categoría (Ver tabla 1).

Le siguen los gigantes gaseosos, similares a Júpiter o a Saturno. Son planetas grandes compuestos principalmente de helio o hidrógeno cuyos gases se arremolinan sobre un núcleo sólido. Los exoplanetas gigantes gaseosos pueden ser mucho más grandes que Júpiter y estar mucho más cerca de sus estrellas que cualquier otro planeta de nuestro sistema solar.

Valga mencionar que los exoplanetas nombrados como Júpiteres calientes corresponden a una subcategoría de los gigantes gaseosos. Se caracterizan por estar muy cerca de su estrella, por órbitas de pocos días y temperaturas extremas.

De acuerdo a la cantidad registrada hasta el momento, el tercer puesto le corresponde a los Súper Tierras, planetas exóticos que no se parecen a ninguno de nuestro sistema solar. Son más masivos que la Tierra y aún más brillantes que los Neptunianos. Se cree que podrían estar formados de gas o rocas, o de ambos tipos de elementos.

El cuarto puesto en número de registros corresponde a los exoplanetas terrestres, rocosos y de núcleos ricos en hierro como Mercurio, Venus, la Tierra y Marte de nuestro sistema solar. 

 Tabla 1.

Tipos y cantidad de exoplanetas registrados

• Neptunianos:  2 037
• Gigantes gaseosos: 1 988
• Súper tierras: 1 761
• Terrestres: 220
• Desconocidos: 7

Total: 6 003 exoplanetas a la fecha.

• Desconocidos
  Registrados: 7

Figura 1 – HD 20794

Historia

La idea de que existieran otros mundos alrededor de otros soles fue defendida ya por el filósofo y astrónomo italiano Giordano Bruno (1548-1600) en el siglo XVI. Sostenía que el universo era infinito, que el Sol era una estrella más entre muchas otras, y que alrededor de esas estrellas deberían existir otros mundos. 

A pesar de lo adelantadas de las observaciones de Bruno, recién a fines del siglo XX la astronomía logró confirmar la existencia de planetas extrasolares. 

Se demostró que el sistema solar no es el único sistema planetario en la Vía Láctea, nuestra galaxia, pero al día de hoy también está claro que no hay evidencia confirmada de exoplanetas en otras galaxias, ni siquiera en las más cercanas a la Tierra, como las Nubes de Magallanes o Andrómeda. 

Al día de hoy se han confirmado más de 6 000 exoplanetas.

Por qué estudiar exoplanetas

La búsqueda de exoplanetas posee una enorme relevancia científica. Permite responder preguntas sobre el origen de los sistemas planetarios y sobre la frecuencia de la existencia de mundos potencialmente habitables en nuestra galaxia. Además plantea la posibilidad de saber si estamos solos en el universo y en cuáles de dichos mundos podría existir vida.

Los primeros exoplanetas se descubrieron en 1992 alrededor de un púlsar, un remanente estelar que emite pulsos regulares de radiación, detectándose variaciones muy precisas en el tiempo de esos pulsos. 

En 1995 Michel Mayor y Didier Queloz anunciaron el hallazgo de 51 Pegasi b, el primer exoplaneta alrededor de una estrella similar al Sol. Considerado el arquetipo de un Júpiter caliente con masa comparable a la de Júpiter pero que orbita muy cerca de su estrella, alcanzando temperaturas muy altas. Por ese descubrimiento recibieron el Premio Nobel de Física en 2019. Este hallazgo abrió el camino a miles de detecciones posteriores mediante distintas técnicas.

Técnicas de detección 

Las técnicas de detección se han perfeccionado a lo largo de los últimos años. 

Destaca la velocidad radial que mide oscilaciones en la estrella producidas por la atracción gravitatoria del planeta, ya que ambos se mueven alrededor de un centro de masa común. Visto desde lejos, la estrella parece acercarse y alejarse del observador, volviéndose algo más azul cuando se acerca y algo más roja cuando se aleja (efecto Doppler). 

Figura 2 – Velocidad radial

The European Space Agency. How to find an exoplanet. https://shorturl.at/naDse

También se aplica desde 1999 la técnica de fotometría de tránsito. Mediante esta técnica se detectan los exoplanetas cuando transitan por delante de su estrella anfitriona  ocasionando una disminución del brillo estelar, vista desde la perspectiva del observador. 

Figura 3 – Fotometría de tránsito

Otra técnica es imagen directa. Requiere instrumentos muy sensibles para distinguir la luz que el planeta refleja del resplandor de su estrella. Este método ha avanzado con telescopios espaciales como el James Webb Space Telescope, que han logrado fotografiar exoplanetas como HIP 65426 b en infrarrojo usando coronógrafos y analizar su atmósfera en ese rango. 

Entre las técnicas más recientes, destaca microlentes gravitatorias. Se basa en la alineación azarosa de dos estrellas con respecto a un observador. Cuando una estrella pasa por detrás de la otra, la estrella más cercana actúa como una lente, desviando la luz de manera que el brillo aumenta y disminuye suavemente. Si hay un planeta alrededor de la estrella más cercana, su gravedad también desviará el flujo de luz, provocando un pico. Se han detectado más de 130 planetas mediante este método, pero las detecciones no pueden repetirse porque las estrellas nunca volverán a alinearse de la misma manera.

Figura 4 – Microlentes gravitatorias

Finalmente, cabe destacar el uso de inteligencia artificial, como novedad, para revisar grandes volúmenes de datos en busca de señales que pasaron inadvertidas.

Tal como ya hemos mencionado, todas las detecciones confirmadas de exoplanetas se han realizado dentro de la Vía Láctea. Y la gran mayoría se encuentran en regiones relativamente cercanas al Sol, de manera particular en los brazos espirales exteriores, debido a que son las zonas donde los telescopios tienen mayor sensibilidad, y mucho menos gas y polvo que bloquee el entorno estelar correspondiente. 

Referencias

The European Space Agency. What are exoplanets? https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Exoplanets/What_are_exoplanets

The European Space Agency. How to find an exoplanet https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Exoplanets/How_to_find_an_exoplanet

The European Space Agency. What do exoplanets look like. https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Exoplanets/What_do_exoplanets_look_like