Cuando se lance a mediados de la década de 2020, El telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA explorará una amplia gama de temas de astrofísica infrarroja. Una encuesta muy esperada utilizará un efecto gravitacional llamado microlente para revelar miles de mundos que son similares a los planetas de nuestro sistema solar. Ahora, Un nuevo estudio muestra que la misma encuesta también revelará planetas más extremos y cuerpos similares a planetas en el corazón de la Vía Láctea. gracias a su tirón gravitacional sobre las estrellas que orbitan.

"Estábamos encantados de descubrir que Roman podrá ofrecer incluso más información sobre los planetas de nuestra galaxia de la que se había planeado originalmente. "dijo Shota Miyazaki, estudiante de posgrado de la Universidad de Osaka en Japón que dirigió el estudio. "Será muy emocionante aprender más sobre un nuevo lote de mundos sin estudiar ".

Roman utilizará principalmente el método de detección de microlentes gravitacionales para descubrir exoplanetas, planetas más allá de nuestro sistema solar. Cuando un objeto masivo, como una estrella, cruza frente a una estrella más distante desde nuestro punto de vista, la luz de la estrella más lejana se doblará a medida que viaja a través del espacio-tiempo curvo alrededor de la más cercana.

El resultado es que la estrella más cercana actúa como una lente natural, lupa la luz de la estrella de fondo. Los planetas que orbitan alrededor de la estrella de la lente pueden producir un efecto similar en una escala más pequeña, por lo que los astrónomos pretenden detectarlos analizando la luz de la estrella más lejana.

Dado que este método es sensible a planetas tan pequeños como Marte con una amplia gama de órbitas, Los científicos esperan que el estudio de microlentes de Roman revele análogos de casi todos los planetas de nuestro sistema solar. Miyazaki y sus colegas han demostrado que la encuesta también tiene el poder de revelar mundos más exóticos:planetas gigantes en órbitas diminutas, conocidos como Júpiter calientes, y las llamadas "estrellas fallidas, "conocidas como enanas marrones, que no son lo suficientemente masivas para alimentarse por fusión como lo hacen las estrellas.

Este nuevo estudio muestra que Roman podrá detectar estos objetos que orbitan las estrellas más distantes en eventos de microlentes. además de encontrar planetas orbitando las estrellas más cercanas (lentes).

Los hallazgos del equipo se publican en El diario astronómico .

Los astrónomos ven un evento de microlente como un brillo temporal de la estrella distante, que alcanza su punto máximo cuando las estrellas están casi perfectamente alineadas. Miyazaki y su equipo descubrieron que, en algunos casos, Los científicos también podrán detectar un ligera variación en la luz estelar con lente causada por el movimiento de los planetas que orbitan alrededor de la estrella más lejana durante un evento de microlente.

A medida que un planeta se mueve alrededor de su estrella anfitriona, ejerce un pequeño tirón gravitacional que cambia un poco la posición de la estrella. Esto puede acercar y alejar a la estrella distante de una alineación perfecta. Dado que la estrella más cercana actúa como una lente natural, es como si la luz de la estrella distante fuera ligeramente enfocada y desenfocada por el planeta en órbita. Al detectar pequeños estremecimientos a la luz de las estrellas, los astrónomos podrán inferir la presencia de planetas.

"Se llama efecto xallarap, que es paralaje escrito al revés. El paralaje se basa en el movimiento del observador (la Tierra se mueve alrededor del Sol) para producir un cambio en la alineación entre la estrella fuente distante, la estrella de la lente más cercana y el observador. Xallarap funciona al revés, modificar la alineación debido al movimiento de la fuente, "dijo David Bennett, quien dirige el grupo de microlentes gravitacionales en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

Si bien la microlente es generalmente más adecuada para encontrar mundos más alejados de su estrella de lo que Venus está del Sol, el efecto xallarap funciona mejor con planetas muy masivos en órbitas pequeñas, ya que hacen que su estrella anfitriona se mueva más. Revelar planetas más distantes también nos permitirá sondear una población diferente de mundos.

Explotando el núcleo de la galaxia

La mayoría de los primeros cientos de exoplanetas descubiertos en nuestra galaxia tenían masas cientos de veces mayores que las de la Tierra. A diferencia de los planetas gigantes de nuestro sistema solar, que tardan entre 12 y 165 años en orbitar el Sol, estos mundos recién descubiertos giran alrededor de sus estrellas anfitrionas en tan solo unos días.

Estos planetas ahora conocidos como Júpiter calientes debido a su tamaño gigante y al intenso calor de sus estrellas anfitrionas, no se esperaban de los modelos de formación planetaria existentes y obligaron a los astrónomos a repensarlos. Ahora bien, hay varias teorías que intentan explicar por qué existen los Júpiter calientes, pero todavía no estamos seguros de cuál, si es que hay alguna, es la correcta. Las observaciones de Roman deberían revelar nuevas pistas.

Incluso más masivo que los calientes Júpiter, las enanas marrones oscilan entre aproximadamente 4, 000 a 25, 000 veces la masa de la Tierra. Son demasiado pesados ​​para caracterizarlos como planetas, pero no lo suficientemente masivo como para sufrir una fusión nuclear en sus núcleos como estrellas.

Otras misiones de búsqueda de planetas han buscado principalmente nuevos mundos relativamente cercanos, hasta unos pocos miles de años luz de distancia. La proximidad hace posible estudios más detallados. Sin embargo, Los astrónomos piensan que el estudio de los cuerpos cercanos al núcleo de nuestra galaxia puede proporcionar una nueva perspectiva sobre cómo evolucionan los sistemas planetarios. Miyazaki y su equipo estiman que Roman encontrará alrededor de 10 Júpiter calientes y 30 enanas marrones más cerca del centro de la galaxia usando el efecto xallarap.

El centro de la galaxia está poblado principalmente por estrellas que se formaron hace unos 10 mil millones de años. Estudiar planetas alrededor de estrellas tan viejas podría ayudarnos a comprender si los Júpiter calientes se forman tan cerca de sus estrellas. o nacen más lejos y migran hacia adentro con el tiempo. Los astrónomos podrán ver si los Júpiter calientes pueden mantener órbitas tan pequeñas durante largos períodos de tiempo al ver con qué frecuencia se encuentran alrededor de estrellas antiguas.

A diferencia de las estrellas en el disco de la galaxia, que normalmente deambulan por la Vía Láctea a distancias cómodas entre sí, las estrellas cercanas al núcleo están mucho más juntas. Roman podría revelar si tener tantas estrellas tan cerca unas de otras afecta a los planetas en órbita. Si una estrella pasa cerca de un sistema planetario, su gravedad podría sacar a los planetas de sus órbitas habituales.

Las supernovas también son más comunes cerca del centro de la galaxia. Estos eventos catastróficos son tan intensos que pueden forjar nuevos elementos, que son arrojados al área circundante cuando mueren las estrellas en explosión. Los astrónomos creen que esto podría afectar la formación de planetas. Encontrar mundos en esta región podría ayudarnos a comprender más sobre los factores que influyen en el proceso de construcción de planetas.

Roman abrirá una ventana al pasado distante al observar estrellas y planetas más antiguos. La misión también nos ayudará a explorar si las enanas marrones se forman tan fácilmente cerca del centro de la galaxia como cerca de la Tierra al comparar la frecuencia con la que se encuentran en cada región.

Al hacer un recuento de Júpiter calientes muy antiguos y enanas marrones con el efecto xallarap y encontrar mundos más familiares usando microlentes, Roman nos acercará un paso más a comprender nuestro lugar en el cosmos.

"Hemos encontrado muchos sistemas planetarios que parecen extraños en comparación con el nuestro, pero todavía no está claro si ellos son los bichos raros o nosotros, "dijo Samson Johnson, estudiante de posgrado en la Universidad Estatal de Ohio en Columbus y coautor del artículo. "Roman nos ayudará a resolverlo, mientras ayuda a responder otras grandes preguntas de la astrofísica ".