En la búsqueda de planetas extrasolares, se puede perdonar a los astrónomos y entusiastas por ser un poco optimistas. En el curso de descubrir miles de planetas rocosos, gigantes gaseosos y otros cuerpos celestes, ¿es demasiado esperar que algún día podamos encontrar un auténtico análogo de la Tierra? ¿No solo un planeta "similar a la Tierra" (lo que implica un cuerpo rocoso de tamaño comparable) sino un verdadero Earth 2.0?
Este ha sido sin duda uno de los objetivos de los cazadores de exoplanetas, que buscan en los sistemas estelares cercanos planetas no solo rocosos, sino que orbitan dentro de la zona habitable de su estrella, muestran signos de una atmósfera y tienen agua en sus superficies. Pero según un nuevo estudio de Alexey G. Butkevich, un astrofísico del Observatorio Pulkovo en San Petersburgo, Rusia, ¡nuestros intentos de descubrir la Tierra 2.0 podrían verse obstaculizados por la Tierra misma!
El estudio de Butkevich, titulado "Detección astrométrica de exoplanetas y movimiento orbital de la Tierra", se publicó recientemente en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society. Por el bien de su estudio, el Dr. Butkevich examinó cómo los cambios en la posición orbital de la Tierra podrían dificultar la realización de mediciones del movimiento de una estrella alrededor del baricentro de su sistema.
Este método de detección de exoplanetas, donde el movimiento de una estrella alrededor del centro de masa del sistema estelar (baricentro), se conoce como Método Astrométrico. Esencialmente, los astrónomos intentan determinar si la presencia de campos gravitacionales alrededor de una estrella (es decir, planetas) está causando que la estrella se tambalee hacia adelante y hacia atrás. Esto es ciertamente cierto en el Sistema Solar, donde nuestro Sol es empujado hacia adelante y hacia atrás alrededor de un centro común por la atracción de todos sus planetas.
En el pasado, esta técnica se ha utilizado para identificar estrellas binarias con un alto grado de precisión. En las últimas décadas, se ha considerado como un método viable para la caza de exoplanetas. Esta no es una tarea fácil ya que las oscilaciones son bastante difíciles de detectar a las distancias involucradas. Y hasta hace poco, el nivel de precisión requerido para detectar estos cambios estaba en el límite de la sensibilidad del instrumento.
Esto está cambiando rápidamente, gracias a los instrumentos mejorados que permiten una precisión de hasta el microarc. Un buen ejemplo de esto es la nave espacial Gaia de la ESA, que se implementó en 2013 para catalogar y medir los movimientos relativos de miles de millones de estrellas en nuestra galaxia. Dado que puede realizar mediciones a 10 microarc segundos, se cree que esta misión podría realizar mediciones astrométricas en aras de encontrar exoplanetas.
Pero como explicó Butkevich, hay otros problemas cuando se trata de este método. "El modelo astrométrico estándar se basa en la suposición de que las estrellas se mueven uniformemente en relación con el baricentro del sistema solar", afirma. Pero a medida que continúa explicando, al examinar los efectos del movimiento orbital de la Tierra en la detección astrométrica, existe una correlación entre la órbita de la Tierra y la posición de una estrella en relación con el centro de bariones de su sistema.
Para decirlo de otra manera, el Dr. Butkevich examinó si el movimiento de nuestro planeta alrededor del Sol, y el movimiento del Sol alrededor de su centro de masa, podría tener un efecto de cancelación en las mediciones de paralaje de otras estrellas. Esto efectivamente haría cualquier medida del movimiento de una estrella, diseñada para ver si había planetas orbitando alrededor de ella, efectivamente inútil. O como el Dr. Butkevich declaró en su estudio:
“Está claro por consideraciones geométricas simples que en tales sistemas el movimiento orbital de la estrella anfitriona, bajo ciertas condiciones, puede ser observacionalmente cercano al efecto paraláctico o incluso indistinguible de él. Significa que el movimiento orbital puede ser parcial o totalmente absorbido por los parámetros de paralaje ".
Esto sería especialmente cierto en los sistemas donde el período orbital de un planeta era de un año, y que tenían una órbita que lo colocaba cerca de la eclíptica del Sol, es decir, ¡como la órbita de la Tierra! Básicamente, los astrónomos no podrían detectar la Tierra 2.0 utilizando mediciones astrométricas, porque la órbita de la Tierra y la oscilación del Sol harían que la detección sea casi imposible.
Como el Dr. Butkevich afirma en sus conclusiones:
“Presentamos un análisis de los efectos del movimiento orbital de la Tierra sobre la detectabilidad astrométrica de los sistemas exoplanetarios. Demostramos que, si el período de un planeta es cercano a un año y su plano orbital es casi paralelo a la eclíptica, el movimiento orbital del huésped puede ser absorbido total o parcialmente por el parámetro de paralaje. Si se produce una absorción total, el planeta es astrométricamente indetectable ".
Afortunadamente, los cazadores de exoplanetas tienen una miríada de otros métodos para elegir, incluidas las mediciones directas e indirectas. Y cuando se trata de detectar planetas alrededor de estrellas vecinas, dos de los más efectivos implican medir los cambios Doppler en las estrellas (también conocido como Método de Velocidad Radial) y las inmersiones en el brillo de una estrella (también conocido como Método de Tránsito).
Sin embargo, estos métodos adolecen de sus propios inconvenientes, y conocer sus limitaciones es el primer paso para refinarlos. En ese sentido, el estudio del Dr. Butkevich tiene ecos de heliocentrismo y relatividad, donde se nos recuerda que nuestro propio punto de referencia no está fijo en el espacio y puede influir en nuestras observaciones.
También se espera que la búsqueda de exoplanetas se beneficie en gran medida del despliegue de instrumentos de próxima generación como el James Webb Space Telescope, el Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) y otros.
