Métodos para detectar exoplanetas

ANTONIO GONZÁLEZ
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No hay definición de planeta extremo.
Para nosotros, cualquier planeta es extremo, incluida la
Tierra.

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Métodos para detectar exoplanetas
Astrometría
Velocidad Radial
Tránsito
Microlentes Gravitacionales
Variación en el tiempo del Tránsito
Binaria eclipsante
Detección directa

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Astrometría
Dado que la estrella gira sobre el centro de masa se puede intentar registrar las
variaciones de posición y el oscilar de la estrella.
Se deben detectar muy leves movimientos de la estrella en el cielo (mili
segundos de arco ).
Es muy dificultosa su medición, los planetas deben ser muy masivos, tener un
período largo y las mediciones deben hacerse durante años

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Velocidad radial
Este método se basa en el efecto
Doppler. El planeta, al orbitar la
estrella central, ejerce también
una fuerza gravitacional sobre
ésta de manera que la estrella
gira sobre el centro de masa
común del sistema.

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Tránsito
Consiste en observar fotométricamente la
estrella y detectar sutiles cambios en la
intensidad de su luz cuando un planeta
orbita por delante de ella.

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Microlentes gravitacionales
El efecto de lente gravitacional ocurre
cuando los campos de gravedad del
planeta y la estrella actúan para
aumentar o focalizar la luz de una
estrella distante.
El principal defecto de este método
es que las posibles detecciones no
son repetibles por lo que el planeta
así descubierto debería ser estudiado
adicionalmente por alguno de los
otros métodos.

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Variación en al tiempo del Tránsito
VTT es una variación sobre
el método del tránsito,
donde los cambios en el
tránsito de un planeta
pueden ser utilizados para
detectar otro.
Este nuevo método es
potencialmente capaz de
detectar planetas como la
Tierra o

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Binaria eclipsante
Si un planeta tiene una
órbita de gran tamaño que
la lleva alrededor de dos
miembros de un sistema
de estrella doble
eclipsantes, entonces el
planeta se puede detectar
a través de pequeñas
variaciones en el momento
de los eclipses de las
estrellas entre sí.

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Detección directa
La diferencia de brillo entre un
planeta y su estrella hace que este
método sea muy difícil.
Por lo general, una estrella, incluso
enana roja, es miles de millones de
veces más luminosa que el planeta.

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•Kepler – lanzado el 7 de marzo de 2009
•Gaia – lanzado el 19 de diciembre de 2013

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Kepler es el nombre de un observatorio espacial que orbita alrededor del
Sol y busca planetas extrasolares, especialmente aquellos de tamaño
similar a la Tierra que se encontraran en la zona de habitabilidad de su
estrella.

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Hasta de junio de 2014, el Kepler y sus observaciones de seguimiento
ha detectado 974 planetas confirmados, incluyendo Júpiter calientes,
supertierras, planeta circumbinarios, y los planetas ubicados en la Zona
de habitabilidad de sus estrellas madre. Además, el Kepler ha
detectado más de 3.601 candidatos a planetas confirmados y 2165
binarias eclipsantes.

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Gaia es el nombre de una sonda espacial propuesta por la Agencia Espacial
Europea que fue lanzada el 19 de diciembre de 2013 desde Puerto Espacial
Europeo en la Guayana Francesa. Gaia se situará en una órbita de Lissajous
alrededor del sistema Sol-Tierra, en el punto L2 de Lagrange. Gaia obtendrá
un catálogo de aproximadamente mil millones de estrellas hasta magnitud 20.

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Sus objetivos comprenden:
• Medidas astrométricas (o posicionales), determinando las posiciones,
distancias y movimiento propio anual de las estrellas, con una extraordinaria
precisión.
• Medidas fotométricas, obteniendo observaciones multicolor y multiépoca
de cada objeto detectado;
• Medidas de velocidad radial.

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Gaia permitirá el
descubrimiento
de 20.000 nuevos
exoplanetas

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Con una temperatura de unos 50 grados por encima del cero absoluto (-
223 ° C), el planeta extrasolar OGLE-2005-BLG-390Lb ostenta, por el
momento, el título de planeta más frío. Este mundo está situado a
20.000 años luz de la Tierra, en la constelación de Sagitario, muy cerca
del centro de la Vía Láctea. Su estrella posee una masa baja, es una
estrella fría conocida como una enana roja.
Lo más curioso es que el planeta orbita a 380 millones de kilómetros de
su estrella, algo más que la distancia entre Marte y el Sol

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Lo caliente que sea un planeta depende principalmente de lo cerca que se
encuentre de su estrella anfitriona -y de las características de la propia estrella-
La estrella HD 195689 o KELT-9, es 2,5 veces más masiva que el sol y tiene una
temperatura superficial de casi 10.000 °C. Su planeta, KELT-9b, está mucho más
cerca de su estrella anfitriona que Mercurio de nuestro Sol (concretamente 30
veces más cerca que la Tierra del Sol). Así pues, hemos llegado al planeta más
caliente del universo ( hasta ahora ).
KELT-9b, que se encuentra a 650 años luz de la Tierra en la constelación de
Cygnus. Orbita su estrella cada 1,5 días, lo que redunda en unos 4.300 ºC de
temperatura; más caliente que muchas de las estrellas con una masa más baja
que nuestro sol.

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Hablamos de DENIS-P J082303.1-491201 b, a 67,7 años-luz, un
planeta tan masivo que aún se discute si en realidad habría que
clasificarlo como un planeta o como una estrella enana marrón. La
cuestión es que este planeta tiene 28,5 veces la masa de Júpiter, lo
que lo convierte en el planeta más masivo que aparece en el archivo
de exoplanetas de la NASA.
Su estrella anfitriona es una enana marrón confirmada.

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Pues el planeta más diminuto del universo es un poco más grande
que nuestra luna y más pequeño que Mercurio.
Se trata de Kepler-37b, un mundo rocoso que se encuentra a
aproximadamente 215 años-luz de la Tierra en la constelación de
Lyra.
Orbita la estrella Kepler-37 a una distancia mucho más cercana de
lo que está Mercurio de nuestro Sol, por lo que está demasiado
caliente para soportar el agua líquida y, por lo tanto, la posibilidad
de encontrar vida en su superficie. Su temperatura media es de
426 ºC

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También conocido como 'Matusalén', PSR B1620-26 b es el
planeta más vetusto del universo conocido.
Cuenta con más de 12.400 millones de años (apenas es 1.000
millones de años más joven que el propio universo) y se trata de
un gigante de gas con 2,5 veces la masa de Júpiter.
PSR B1620-26 b es un pulsar doble. En el sistema se detectó un tercer objeto y por su masa se
descartó que fuese otro púlsar. Se teoriza que debe ser un planeta. La edad estimada es la de los
dos púlsares, aunque es discutible ( pudo formarse después )

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A unos 427 años luz de la Tierra en la constelación de Tauro nos topamos
con el sistema planetario V830 Tauri, donde un joven exoplaneta de
apenas 2 millones de años de antigüedad orbita su estrella anfitriona que
tiene la misma masa que nuestro Sol pero el doble de radio, lo que
evidencia que aún no ha entrado en su fase de formación final.
Es un gigante gaseoso aún en crecimiento con tres cuartos de la masa de
Júpiter por el momento. V830 Tauri b orbita su estrella madre cada 4,93
días a una distancia 7 veces más cercana que el planeta Mercurio con
respecto al Sol, por lo que nos imaginamos las cálidas temperaturas de su
superficie.

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Elplaneta con el clima más extremo del universo conocido se encuentra
en nuestro sistema solar: es Venus.
El planeta está envuelto en nubes de ácido sulfúrico cuyos vientos
alcanzan velocidades de huracán de hasta 360 km/h.
Su atmósfera es casi 100 veces más densa que la de la tierra y repleta de
dióxido de carbono en su mayoría.
El efecto invernadero resultante plantea un nada bucólico escenario de
temperaturas de 462 ºC en la superficie.
Los infernales días de Venus son, además, larguísimos, pues posee el día
más largo del sistema solar: 243 días terrestres.

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De día, el planeta más cercano al Sol, concretamente en la Cuenca Caloris de
1.550 kilómetros de diámetro, podemos 'disfrutar' de unos 430 ºC de
temperatura. Cuando cae la noche, las temperaturas sufren una baja de 600
grados centígrados, observándose en Mercurio los -170 ºC de temperatura.
Es, sin duda, el planeta que mayor diferencia de temperatura presenta. El
motivo, aparte de por su cercanía al Sol, es porque Mercurio casi no tiene
atmósfera, por lo que no es capaz de retener el calor. Si aterrizáramos en
Mercurio, o arderíamos en llamas o moriríamos congelados.
El día en Mercurio dura 88 días terrestres.

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Los astrónomos han descubierto algo que pensaban que era imposible: un
gigante gaseoso del tamaño de Júpiter que orbita alrededor de una
enana roja con la mitad de la masa y el tamaño del Sol.
Este monstruoso planeta se llama NGTS-1b y rompe récords, pues el
planeta es excesivamente grande en comparación con su estrella.
El planeta se encuentra en la constelación de Columba, a 600 años de luz
de distancia de la Tierra, y tiene un 20% menos de masa que Júpiter.
Como está muy cerca de su estrella, el año dura 2,6 días y la temperatura
de la superficie alcanza los 530 ºC

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WASP-39b está tan cerca de su estrella que solo le lleva cuatro días
completar una órbita
Se encuentra a 700 años luz y es considerado un Saturno caliente. Tanta
cantidad de agua solo se explica por el hecho de que hubiese sufrido un
bombardeo inicial de cometas helados en una órbita mucho más alejada
de la actual.
La
temperatura
en WASP-39 b
alcanza los
750 ºC

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Los astrónomos han encontrado un sistema planetario muy
peculiar rodeando a la estrella CVSO-30.
Uno de sus planetas está tan próximo a la estrella que su periodo
orbital es de tan solo 11 días terrestres, mientras que otro está
tan alejado que su periodo supera los 27.000 años

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Este planeta tan peculiar se encuentra muy próximo a su estrella
madre, orbitándola en apenas 17 horas y 46 minutos. Además, tiene
dos caras completamente diferentes. En una de las caras siempre
reina la oscuridad, mientras que la otra se encuentra cubierta con
lava fundida por el calor irradiado desde su estrella Copérnico.
55 Cancri e es un planeta sumamente inhóspito, su temperatura en
la superficie alcanza 2148 grados Celsius. Sin embargo, lo más
sorprendente de este planeta caliente es que se encuentra
compuesto en gran parte por diamante, hierro y silicio.

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El HD 189733b, es azotado por vientos 7 veces mayores a la velocidad
del sonido y por tempestades de vidrio.
La superficie que constantemente se encuentra orientada hacia la
estrella alcanza temperaturas superiores a los 1000 grados Celsius.
Los extraños fenómenos meteorológicos del planeta son causados por
estas altas temperaturas. Dado que su atmósfera se encuentra repleta
de partículas de silicio, cuando se condensan por estas altísimas
temperaturas, resultan incontables copos de vidrio cayendo del cielo a
una velocidad de más de 7,200 kilómetros por hora.

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El Kepler 70 b posee uno de los ambientes más extremos encontrados en un
planeta. Orbita en torno a una estrella moribunda, la Kepler 70, a una distancia
absurdamente corta. Kepler 70 b completa una órbita a su estrella en apenas
5.76 horas.
Cuando la Kepler 70 envejeció se expandió para convertirse en una gigante roja
hace alrededor de 18.4 millones de años. Debido a la proximidad tan extrema de
70 b con su estrella, el planeta terminó atrapado por la atmósfera de expansión
de la Kepler 70, lo que destruyó por completo su atmósfera.
En su superficie se han registrado temperaturas de hasta 6800 grados Celsius.
Esta temperatura, superior que en algunas estrellas, está promoviendo una
evaporación paulatina del planeta y al final lo único que quedará será su núcleo
de hierro.

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TrES-2b es el planeta más oscuro descubierto hasta la fecha, pues no
refleja casi ninguna luz de su estrella.
El planeta se encuentra ubicado a 4.8 millones de kilómetros de su estrella,
fuera del sistema planetario. Tiene aproximadamente el mismo tamaño
que Júpiter y es sumamente caliente, con aproximadamente 980 grados
Celsius.
Compuesto por un material desconocido menos reflejante que el carbón.
Hay una posibilidad de que el planeta esté compuesto por productos
químicos que absorben la luz, como sodio en forma de gas, potasio u óxido
de titanio.

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Pero en el centro de nuestra galaxia el carbono es más abundante que
el oxígeno y la formación de planetas es muy distinta.
En estas regiones es donde se encuentra lo que los astrónomos han
titulado planetas de carbono A medida que se desciende a la
superficie nos encontramos con mares hechos de hidrocarburos. En la
superficie del planeta hay pozos de metano burbujeantes y lama
negra. La previsión del clima no parece nada buena: llueve metano y
asfalto.
El lado bueno de todo esto es que en un planeta de carbono dominan
los diamantes.

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Se trata del exoplaneta más denso y masivo descubierto hasta la fecha.
Tiene el tamaño aproximado de Júpiter, pero es 20 veces más masivo que
nuestro vecino.
El nivel de presión que ejercería sobre un ser humano que anduviera
sobre la superficie del planeta sería algo insuperable. Con una masa 20
veces mayor que la de Júpiter, el peso de un ser humano en la Tierra se
vería multiplicado 50 veces en este planeta.
La enorme presión aplastaría los huesos de una persona casi al instante.

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En 1992 en el observatorio de Arecibo, Aleksander Wolszczan y
Dale Fraill descubrieron que el púlsar PSR B1257+12 tenía dos
planetas orbitándolo. Estos fueron los primeros planetas
extrasolares descubiertos orbitando un púlsar, el descubrimiento
sorprendió a muchos astrónomos que sólo esperaban encontrar
planetas alrededor de estrellas de la secuencia principal.
Además, se ha detectado que este sistema puede tener un
cinturón de asteroides o un cinturón de Kuiper.

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HD 20782 b tiene la órbita más excéntrica conocida, con una excentricidad
que alcanza la cifra de 0,96
Analizando la luz reflejada desde HD 20782 b, los astrónomos podrían
obtener información clave sobre la estructura y la composición de una
atmósfera planetaria que puede soportar una breve pero abrasadora
exposición a su estrella. En el punto más alejado de su órbita, el planeta
queda separado respecto de su estrella por una distancia unas 2,5 veces
mayor que la existente entre el Sol y la Tierra. En el punto más cercano, se
acerca hasta unas 0,06 veces esa misma distancia Tierra-Sol.

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Un planeta interestelar (también conocido como planeta vagabundo,
planeta errante, planeta huérfano o de forma inexacta como planemo) es
un objeto con una masa igual o equivalente a la de un planeta pero que
no está gravitacionalmente sujeto a ninguna estrella, y por tanto se
mueve por el espacio como un objeto independiente.
Algunos astrónomos se refieren a estos objetos como "planetas",
generalmente porque creen que esos objetos eran los planetas que
fueron expulsados de la órbita alrededor de una estrella.
Varias simulaciones por ordenador sobre la formación de los sistemas
planetarios han sugerido que algunos objetos de masa planetaria podrían
ser expulsados al espacio interestelar.
Todavía no se ha descubierto ningún planeta errante; pero deben ser
abundantes.

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El Hubble ha detectado un hueco en el disco protoplanetario que rodea la
pequeña estrella enana roja TW Hydrae, de lo que se deduce la presencia
de un planeta en formación.
Lo interesante del descubrimiento es que el posible planeta está situado a
unos 12000 millones de kilómetros de la estrella -Neptuno está a 4500
millones-, una distancia enorme si tenemos en cuenta que TW Hydrae
solamente tiene el 55% de la masa del Sol.

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Parece ser, por tanto, que WASP-17 fue víctima de una partida de
billar planetario que lo lanzó hacia su inusual órbita mediante un
encuentro cercano con un gran planeta.
El movimiento a través de una órbita retrógrada y muy elíptica
habría hecho que fuera sometido a intensas mareas. El
estiramiento y la compresión habrían provocado que el planeta
gigante gaseoso se calentara hasta alcanzar su hinchado tamaño
actual. Este planeta es 70 veces menos denso que la Tierra.

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Hasta la fecha no se ha descubierto ningún exoplaneta alrededor de una
enana blanca. Estos planetas serían muy probablemente mundos de
segunda o tercera generación, es decir, formados a partir de los restos
planetarios generados durante la fase de gigante roja.

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Zona habitable alrededor de una enana blanca en función de la
distancia y la vida/luminosidad

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También podríamos
encontrarlos
alrededor de enanas
marrones, esos
cuerpos celestes que
se encuentran a
medio camino entre
las estrellas y los
planetas.

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Su diámetro es apenas un 60% mayor que el de la Tierra pero su
masa multiplica por ocho la de nuestro mundo.

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El planeta se encuentra a unos 40 años luz de la Tierra, y está tan cerca de
su estrella (llamada 55 Cancri A) que su año apenas dura 18 horas.
Debido a la proximidad de su estrella, la temperatura superficial del
planeta es realmente alta: 2.700 grados. "A causa de esta temperatura
infernal -asegura el director de la investigación, Josh Winn, del MIT- es
muy poco probable que 55 Cancri e tenga una atmósfera.
Una persona pesaría tres veces más que en la Tierra. Durante el día, el Sol
se vería 60 veces más grande que el nuestro y su brillo en el cielo sería
hasta 3.600 veces superior".

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En este caso, hablamos de un planeta que orbita alrededor de un
sistema binario, que a su vez tiene otro similar girando a su alrededor.
Es decir, un planeta que gira en torno a dos estrellas que a su vez tienen
otras dos estrellas orbitándoles.
Este fenómeno se conoce como sistema circumbinario, y es
extremadamente extraño.

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Los dos exoplanetas más cercanos entre sí

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En esta ocasión nos detenemos en dos peculiares planetas, Kepler 36c y
Kepler 36b. Ambos orbitan una estrella a distancias muy similares. El
primero lo hace a unos 19 millones de kilómetros, mientras que el
segundo se está unos 17,5 millones de kilómetros.
Esto quiere decir cada 97 días aproximadamente sufren una conjunción,
siendo la distancia entre ambos cuerpos de solo unos 2 millones de
kilómetros

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Kepler-186f es un exoplaneta que orbita la estrella enana roja Kepler-186. Es el
primer planeta de tamaño similar a la Tierra que ha sido descubierto en la zona
habitable de una estrella.
Hasta abril de 2014, Kepler-186f es el planeta más pequeño encontrado dentro de
la zona habitable de una estrella y se cree que pueda albergar agua en forma
líquida. Se encuentra a unos 492,3 años luz de la tierra y su radio es solo 11 %
más grande que el de la Tierra.

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