Es casi seguro que has oído hablar de la misión
Kepler de la NASA, lanzada en 2009. El objetivo de
este post es explicar, el para qué, cómo, dónde y
cuándo de esta misión y las últimas novedades.
Telescopio espacial Kepler y sección.
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Para qué
El objetivo de Kepler es múltiple, aunque gira alrededor de la búsqueda de planetas similares, en unos u otros aspectos, al nuestro. En primer lugar pretende localizar planetas en la ecosfera –es decir, la zona habitable, tal y como entendemos la vida– de estrellas tan dispares como sea posible. La ecosfera es una especie de “cáscara de naranja” imaginaria que rodea a cualquier estrella, y engloba las posibles órbitas alrededor de ella en las que es posible que exista agua líquida de forma estable. Evidentemente, dependiendo de la temperatura y el tamaño de la estrella (o, dicho en fino, su tipo espectral y su clase de luminosidad) la ecosfera estará más cerca o más lejos de la estrella y tendrá una extensión u otra.
Ecosfera de diversos tamaños estelares (no está a escala).
Kepler pretende, por tanto, observar una cantidad lo más grande posible de estrellas de características diversas para determinar no sólo cuántos planetas hay en la ecosfera, sino qué relación hay entre el tamaño del planeta y el hecho de que esté en ella, qué tipos de estrellas tienen planetas en la zona habitable más frecuentemente, qué tipo de órbitas tienen esos planetas, etc. Ya que Kepler observará unas 100 000 estrellas, los resultados que obtenga serán estadísticamente relevantes.
¿Para qué sirve todo esto en último término? En primer lugar, nos permitirá definir mejor algunos de los parámetros de la ecuación de Drake –que ahora mismo es muy borrosa por lo incierto de esos parámetros–, con lo que podremos tener un poco más de información acerca del número de sistemas planetarios en la Galaxia que puedan albergar vida. Además, sabremos qué tipo de planetas cumplen más a menudo las condiciones precisas para mantener la vida, con lo que nuestra búsqueda, en el futuro, esté mejor enfocada. Desde luego, los objetivos últimos de este tipo de misiones están muy lejos: por un lado, buscar vida (si es posible, inteligente) en nuestra Galaxia; por otro, localizar planetas extrasolares que, aunque no tengan vida, podrían ser colonizados por el ser humano en un futuro lejano.
Lanzamiento de Kepler
Puesto que Kepler no es capaz de determinar si hay vida en un planeta, sus resultados serán fundamentalmente estadísticos: si, por ejemplo, la fracción de estrellas que tienen planetas en la ecosfera es minúsculo, eso será una muy mala noticia para los que anhelamos encontrar vida ahí fuera. Por el contrario, si hay un gran número de planetas en la ecosfera y, además, sus órbitas no son demasiado excéntricas (de modo que no salen y entran en ella todo el tiempo), tienen un tamaño parecido al de la Tierra, etc., el futuro tendrá mucha mejor pinta. Ojalá sea así, pero lo importante es saber la verdad, no vivir de anhelos y voluntarismo.
Cómo
Uno de los 42 CCDs de Kepler.
Básicamente, Kepler es un pedazo de telescopio cuyo espejo principal tiene 1.4 metros de diámetro, montado sobre un chasis con paneles solares y combustible para su propulsión y orientación, y una antena para comunicarse con la Tierra; pesa, en total, una tonelada. La imagen recibida por el telescopio es recogida, dicho mal y pronto, por una cámara digital con 42 CCDs, cada uno de ellos con una resolución de 2200×1024 píxeles. Kepler toma la imagen cada tres segundos, y cada cierto tiempo envía los datos relevantes a la Tierra; no puede hacerlo todo el tiempo porque la cantidad de información es ingente, con lo que el propio ordenador de a bordo se encarga de seleccionar los datos que pueden ser de importancia.
Espejo principal de Kepler, de 1.4 metros de diámetro
El telescopio tiene un campo de visión enorme para un telescopio de esa precisión: si extiendes los brazos delante de ti, con las palmas abiertas, y las juntas como para parar a alguien, Kepler estudia una región del firmamento del tamaño de tus manos. Lo que lo hace especial, además de ser capaz de ver tanto cielo a la vez, es que siempre apunta al mismo lugar.
Campo de visión de Kepler.
Ese lugar se encuentra más o menos entre las constelaciones del Cisne y Lira, y ha sido elegido por varias razones. En primer lugar, se encuentra lejos del plano de la eclíptica, con lo que el Sol nunca dificultará su visión. Tampoco lo harán objetos del cinturón de asteroides, el de Kuiper ni la nube de Oort: Kepler será capaz de mirar esas estrellas continuamente, sin pestañear. Además, esa dirección en el espacio es “hacia delante” en el movimiento del Sol alrededor del centro de la Vía Láctea, con lo que las estrellas que vemos al mirar hacia allí están aproximadamente a la misma distancia del centro de la Galaxia que nosotros, lo que debería hacer más probable encontrar planetas habitables. En total, dada su sensibilidad, el telescopio es capaz de observar simultáneamente, como he dicho antes, unas 100 000 estrellas.
Región objetivo de Kepler en la Galaxia.
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De vez en cuando, alguna de esas estrellas brillará menos cuando un planeta pase frente a ella. Claro, algunas no tendrán sistemas planetarios. En otras, los planetas estarán orbitando en un plano que no permita que pasen frente a la estrella vista desde la Tierra. La probabilidad de que un planeta pase frente a la estrella es, básicamente, el radio de la estrella entre el radio de la órbita del planeta. En el caso de una estrella como nuestro Sol y un planeta a la distancia de la Tierra, es de sólo un 0.465%. Esto puede parecer absurdamente bajo, pero esa proporción significa que, estadísticamente, sucederá en uno de cada 217 sistemas de este tipo, ¡y Kepler está mirando 100 000! Además, puesto que los planetas probablemente orbitan todos más o menos en el mismo plano, si Kepler observa el tránsito de un planeta frente a una estrella es muy probable que pueda ver otros. Tal vez el primero no estará en la ecosfera, pero el segundo sí… ¿quién sabe?
Detección de planeta por tránsito frente a una estrella
Estoy seguro de que comprendes la enorme sutileza de una observación así: el telescopio mira una estrella a un par de miles de años-luz del Sol, y de pronto, el brillo de la estrella disminuye ligerísimamente. En el caso de un sistema parecido al Sol-Tierra, el brillo de la estrella pasaría del 100% al 99,99%. Pero la sensibilidad de Kepler es tan enorme que es capaz de darse cuenta del cambio… mientras mira 100 000 estrellas al mismo tiempo. Impresionante.
Además, una vez observe un tránsito, si espera al siguiente y mide el período de la órbita podremos calcular su radio: y con él y el tipo espectral y la clase de luminosidad de la estrella podremos determinar si el planeta se encuentra en la ecosfera o no. Repitiendo el proceso con todos los planetas que encuentre, habrá cumplido su objetivo: algunos no estarán en la ecosfera, otros serán gigantes gaseosos… pero otros, esperemos, serán parecidos a la Tierra, y capaces de albergar agua líquida de forma estable. Misiones futuras observarán esos sistemas estelares, y no otros, con mayor precisión y cuidado. Kepler es el sabueso que encuentra nuestro objetivo, otros se llevarán el premio último.
Dónde
Si has entendido cómo funciona este bicho, seguro que comprendes también que, a diferencia de otros telescopios espaciales como el Hubble, Kepler no puede estar en órbita alrededor de la Tierra. Eso no funcionaría por varias razones.
En primer lugar, la luz solar reflejada por la Tierra (que es bastante) haría muy difícil que el telescopio comparase la luminosidad recibida de las estrellas que observa con la precisión necesaria. En segundo lugar, la Tierra ocultaría a veces la región del firmamento que observa Kepler. Finalmente, el satélite requiere una estabilidad de observación que la influencia gravitatoria de la Tierra dificultaría bastante.
Kepler es un satélite, desde luego… pero no de la Tierra. Se encuentra orbitando el Sol, no nuestro planeta, aunque no demasiado lejos de nosotros. Su órbita es de 372 días, con lo que se mueve algo más lentamente que la Tierra y lo vamos dejando atrás en nuestra órbita poco a poco. La sonda dispone de hidracina para impulsarse y variar su orientación, de manera que a lo largo de cada órbita (más de un año, claro está) irá moviéndose siempre para mirar hacia Cisne/Lira todo el tiempo, observando las estrellas sin parar. En la siguiente imagen puedes ver su posición cada 5 de Marzo, cada vez un poco más retrasada respecto a la de nuestro planeta.
Órbita de Kepler.
Cuándo
El lanzamiento se produjo el 6 de Marzo de 2009. Durante los primeros dos meses, el telescopio se dedicará a comprobar que todo funciona bien y calibrar sus instrumentos; después de eso empezará a mirar “de verdad” la multitud de estrellas que son su objetivo. La duración oficial mínima de la misión es de tres años y medio, tiempo de sobra para localizar los planetas similares a la Tierra que orbiten en la ecosfera de estrellas parecidas al Sol.
Claro está, dado que el período orbital de un planeta aumenta con la distancia a la estrella (una de las tres leyes de Johannes Kepler, precisamente), si se trata de una estrella muy caliente y, por tanto, de una ecosfera muy alejada de la estrella, es posible que el período orbital de un planeta en la zona habitable sea tan grande que no dé tiempo a verlo pasar frente a la estrella en 3.5 años. Además, la NASA no anunciará alegremente que Kepler ha encontrado un planeta cuando observe el primer y levísimo oscurecimiento de una estrella — para estar seguros de verdad, esperarán a que se produzcan tres oscurecimientos sucesivos, y que el tiempo entre el primero/segundo sea el mismo que entre el segundo/tercero. De ese modo comprobaremos que se trata, efectivamente, del tránsito de un planeta frente a la estrella y no de cualquier otra causa accidental.
Por lo tanto, es posible que tardemos bastante en obtener resultados “revolucionarios”, y hemos de tener paciencia. Mi esperanza es que la duración “oficial” se extienda, algo que ha sucedido con otras misiones de la NASA (Hubble, MER, etc.) y que sería muy bueno para una, como ésta, que se basa en la meticulosidad y la paciencia. También espero que, si detectamos suficientes planetas en la ecosfera de estrellas, se destinen más fondos a misiones similares.
Ultimas novedades:
SETI ha dado a conocer las primeras señales de la misión Kepler, un conjunto de primeras emisiones candidatas generadas que provienen de KOI-812 y KOI-817. Para ello y durante el proceso de observación, los objetivos apuntados se alternaron para permitir descartar aquellas señales que llegaban de dos lugares diferentes en el espacio. Las señales que se obtuvieron son ejemplos de interferencias de radiofrecuencia terrestre, similares a lo que creen que podría ser producidas por tecnología extraterrestre.
Y es que el primer análisis de la misión Kepler se ha iniciado con este primer lote donde se explorarán los 86 exoplanetas candidatos descubiertos por el telescopio espacial. Fueron los científicos en la Universidad de California, Berkeley, quienes anunciaron este pasado fin de semana que el SETI había encontrado las primeras señales de datos. No obstante, los análisis han demostrado que las mismas no dejan de ser interferencias de radiofrecuencia terrestre. Así lo comentaban a través de su blog:
A pesar de que estas señales son interferencias, detectamos eventos con características similares a lo que esperamos de la tecnología extraterrestre, y esto es una buena indicación de que los primeros pasos de nuestros algoritmos de detección están funcionando correctamente.
SETI se refería a la frecuencia y el desplazamiento de la señal observada, la cual coincidía con las características que los investigadores esperaban ver como señal de radio artificial generada desde el espacio. Sin embargo, estas características son compartidas por aquellas señales de radio creadas a partir de satélites creados por el hombre que orbital en la Tierra.
¿Cómo lo comprobaron? Los investigadores dicen que pudieron diferenciar la señal de radio moviendo el telescopio. Si la señal de radio se estaba generando a través de una fuente del espacio podrían encontrarla apuntando en otro punto, en este caso, la señal persistió.
SETI finalmente apunta que tiene previsto continuar el análisis de los casi 50 terabytes de datos generados a partir de las observaciones de Kepler. De esta esta forma continuarán actualizando las entradas en su página oficial mostrándonos los resultados en los próximos meses. Por ahora, habrá que esperar para encontrar algún tipo de señal que nos indique vida extraterrestre.
Lo que vemos en la imagen es la representación los sistemas solares que la misión de la NASA Kepler ha descubierto esta semana. Para que nos hagamos una idea del hallazgo, el descubrimiento dobla los exoplanetas verificados por Kepler y triplica el número de sistemas planetarios múltiples.
Y es que han sido hasta 11 nuevos sistema planetarios los descubiertos por la misión Kepler todos ellos alojando a 26 exoplanetas confirmados. Cuentan los astrónomos que estos sistemas ayudarán a comprender cómo se forman los planetas.
A partir de aquí comenzará el estudio de cada uno de ellos. El tamaño varía y podrían llegar a tener hasta 1,5 veces el radio de la Tierra, incluso habrá que determinar cuestiones como la roca y su similitud con nuestro planeta. Doug Hudgins, científico en Kepler explicaba sobre el hallazgo:
Antes de la misión Kepler, se sabía de unos 500 exoplanetas a través de todo el cielo. Ahora, en sólo dos años mirando a un trozo de cielo no mayor que un puño, Kepler ha descubierto más de 60 planetas y más de 2.300 candidatos a planeta. Esto nos dice que nuestra galaxia está positivamente cargado con planetas de todos los tamaños y órbitas.
Lo que la misión Kepler ha identificado son una serie de nuevos sistemas planetarios confirmados que contienen de dos a cinco planetas en tránsito a corta distancia. Sistemas planetarios donde el tirón gravitatorio entre los planetas hace que unos se aceleren y otros tiendan a desacelerarse a lo largo de la órbita. Esta aceleración hace que el período orbital de cada planeta cambie. Kepler detecta este efecto mediante la medición de los cambios o las llamadas Variaciones en Tiempo de Tránsito (TTVs).
No sólo eso, los sistemas planetarios con TTVs se pueden comprobar sin necesidad de extensas observaciones terrestres, lo que acelera la confirmación de los planetas candidatos. La técnica de detección de TTV también aumenta la capacidad de Kepler para confirmar sistemas planetarios alrededor de estrellas más débiles y distantes.
Para Dan Fabrycky, de la Universidad de California:
Cuando cada planeta transita en su estrella, Kepler detecta el tirón gravitatorio de los planetas entre sí, consiguiendo descubrir diez de los sistemas planetarios anunciados.
Jason Steffen, del Fermilab, añadía:
Estas configuraciones ayudan a amplificar las interacciones gravitacionales entre los planetas, de forma similar a cómo mis hijos mueven las piernas en un columpio en el momento adecuado para elevarse.
Por último, los astrónomos indican que de entre los once nuevos sistemas, el que tiene más planetas es el de Kepler 33, estrella más antiguo que el Sol. Sistema que contiene cinco planetas más cercanos a su estrella que la distancia entre Mercurio y el Sol.
NASA anuncia 1.091 nuevos exoplanetas detectados por el telescopio Kepler
La NASA ha anunciado que, tras procesar el último lote de datos recibidos desde el telescopio espacial Kepler, han encontrado 1.091 posibles nuevos exoplanetas que hacen elevar el número de planetas a estudiar a 2.321.
La cifra proviene del procesamiento de los datos recopilados desde mayo de 2009 a septiembre de 2010 donde se recopilaron cerca de 5.000 posibles tránsitos planetarios que fueron examinados para descartar fenómenos de efectos similares pero que nada tienen que ver con la presencia de un planeta. Con 2.321 candidatos, la distribución de los planetas muestra una mayor número con tamaños cercanos a la Tierra que planetas con tamaño cercano a Júpiter pero, en esta último lote, la tendencia se hace contraria y se han localizado más de 200 candidatos de tamaño similar a la Tierra y unos 900 de planetas algo más pequeños que una “súper-Tierra”, es decir, un planeta con diámetro doble al de la Tierra (12.756 kilómetros) pero, en términos generales, los exoplanetas detectados son de tamaño mayor al de nuestro planeta.
Sin embargo, de todos estos planetas detectados, solamente 46 se encuentran en la denominada zona habitable, es decir, zonas en las que podría existir agua en estado líquido y, de estos 46 planetas, solamente 10 son de tamaño similar al de nuestro planeta. Estos datos han servido, además, para contrastar el buen funcionamiento del software de procesamiento de datos del telescopio espacial Kepler puesto que ha sido capaz de detectar planetas de tamaño pequeño.
De más de 2.000 planetas detectados que, solamente, 46 planetas estén en “zonas habitables” es un ratio algo pequeño que preocupa a los responsables de la investigación puesto que ésta está a punto de finalizar tras tres años de trabajo y es por ello por lo que han solicitado una ampliación de fondos al Congreso de Estados Unidos. El programa, por ahora, tiene asignados 13,6 millones de dólares, una cantidad que proviene de un drástico recorte de 6 millones de dólares que realizó el gobierno federal y que, para el año 2014, no tiene asignada ninguna fuente presupuestaria para dar continuidad a la exploración de exoplanetas.
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