Un futuro observatorio espacial podría utilizar exoeclipses para identificar las poblaciones de exolunas.
Si eres como nosotros, todavía estás bajando de la euforia celestial que fue el eclipse solar total del mes pasado. El espectáculo de la Luna bloqueando al Sol también ha brindado a los astrónomos oportunidades científicas únicas en el pasado, desde el descubrimiento del helio hasta la prueba de la relatividad general. Ahora, los eclipses en sistemas exoplanetarios remotos podrían ayudar en la búsqueda de exolunas esquivas.
Un estudio reciente de la Universidad de Michigan en asociación con Johns Hopkins APL y el Departamento de Física y el Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del Instituto de Tecnología de Massachusetts titulado "Exomoons &Exorings with the Habitable Worlds Observatory I:On theDetection de sombras y eclipses analógicos Tierra-Luna", publicado en arXiv servidor de preimpresión, busca utilizar una misión futura para buscar eclipses, tránsitos y ocultaciones en sistemas distantes.
"Es probable que HWO pueda detectar exolunas utilizando una variedad de métodos de detección, a diferencia de los observatorios existentes", dijo a Universe Today Mary Anne Limbach (Universidad de Michigan), autora principal del estudio. "En un sistema en el que detectemos una exoluna a través de un exoeclipse, podríamos observar otras señales, como la luz de la luna dentro del espectro de luz reflejada combinada de la luna y el planeta".
El Observatorio de Mundos Habitables (HWO) propuesto se derivó del concepto LUVOIR-B (Gran Explorador Ultravioleta Óptico e Infrarrojo). Esto se destacó en el Estudio Decenal Astro2020 para astronomía espacial. HWO funcionaría desde el punto Lagrange L2 Sol-Tierra (el hogar actual de Euclid y JWST) y se lanzaría en un SLS o Falcon Heavy en algún momento a mediados de la década de 2030.
HWO emplearía un "escudo estelar" de vuelo libre, lo que le permitiría observar exoplanetas que orbitan estrellas directamente. Pero lo que realmente atrae a los observadores es la idea de ver grandes lunas orbitando dichos planetas. Hasta ahora, las afirmaciones sobre la detección de exolunas como Kepler-1625b y Kepler-1708b han seguido siendo esquivas. Sin embargo, si estas lunas orbitan a lo largo de sus respectivos planos de la eclíptica, veríamos caídas reveladoras en el brillo a medida que estas lunas pasan hacia la sombra del planeta y luego proyectan sus sombras de regreso sobre el primario anfitrión.
En astronomía, llamamos a este patrón de tránsito de eclipse una serie de eventos mutuos, cuando un cuerpo pasa frente a otro. En nuestro propio sistema solar, Júpiter es un excelente ejemplo de esto. La Tierra y la Luna experimentan eventos similares dos veces al año durante lo que se conoce como temporadas de eclipses.
"La misión principal de HWO es buscar señales de vida en planetas que orbitan alrededor de otras estrellas. Para lograrlo, HWO necesitará observar muchos sistemas estelares cercanos, a veces durante varios días seguidos", dice Limbach.
"Durante estas observaciones, HWO medirá la luz reflejada de los planetas del sistema fotografiados directamente. Si se produce un exo-eclipse (o tránsito) durante este tiempo, observaríamos significativamente menos luz del planeta durante el eclipse (hasta aproximadamente 30% menos para un análogo Tierra-Luna, dependiendo de la fase orbital).
Ya tenemos una idea de cómo podría verse un "exoeclipse" o evento de tránsito desde la distancia. En 2008, la NASA reutilizó la nave espacial Deep Impact para lo que se conoció como EPOXI (una combinación de dos acrónimos:las misiones Deep Impact Extended Investigation y Extrasolar Planet Observation and Characterization). Mirando hacia atrás al sistema Tierra-Luna, EPOXI vio una serie de tránsitos. Esto les da a los investigadores una idea de cómo sería un evento de este tipo.
El Observatorio de Mundos Habitables trabajaría en el infrarrojo cercano, una banda donde las grandes lunas pueden eclipsar a sus mundos anfitriones. Con un sistema analógico Tierra-Luna, se espera que HWO vea entre 2 y 20 eventos mutuos a una distancia de 10 pársecs. Los eventos de gigantes gaseosos más grandes podrían detectarse a una distancia de hasta 20 pársecs.
"Dado que HWO dispondrá de múltiples métodos de detección de exolunas y predecimos que estos facilitarán la detección de exolunas, HWO puede ser capaz de revelar información general sobre las exolunas como población, como por ejemplo qué tan comunes o raras son las lunas grandes alrededor de planetas similares a la Tierra. o las circunstancias físicas bajo las cuales se encuentran fácilmente las exolunas", dice Jacob Lustig-Yager (Universidad de Washington). "Si HWO es capaz de detectar muchas exolunas, esto podría abrir la puerta a este tipo de estudios de población en el futuro".
Sin duda, la detección de exolunas a través de los exoeclipses que producen será difícil. Esto representará la vanguardia de lo que incluso el Observatorio de Mundos Habitables es capaz de hacer. Este método también tendrá que lidiar con señales falsas. Estos incluyen posibles "exo-anillos" e incluso la variabilidad climática y la rotación que cambian el albedo o el brillo general del anfitrión primario.
En el lado positivo, los investigadores señalan que los sistemas más jóvenes deberían producir más eventos mutuos. Piense en el sistema Tierra-Luna al principio de su historia, cuando la Luna fue arrancada por primera vez de la Tierra y estaba mucho más cerca. Esta luna primordial habría cobrado gran importancia en el cielo, produciendo muchos eclipses.
"El siguiente aspecto que estamos investigando es la detectabilidad espectroscópica de lunas "similares a la Tierra" que orbitan alrededor de planetas gigantes gaseosos en la zona habitable", afirma Limbach. "Si bien estas lunas han sido fotografiadas a menudo en la cultura popular (por ejemplo, Endor y Pandora), HWO puede ser el primer observatorio capaz de detectarlas y caracterizarlas, en caso de que existan".
En última instancia, los métodos descritos podrían conducir a la detección de una población completa de exolunas, lo que nos permitiría decir con cierta autoridad qué tan comunes son en el cosmos.
