El eclipse solar total que atravesará América del Norte el 8 de abril de 2024 es un evento impresionante y memorable para todos los que se encuentren en su camino. Sin embargo, los eclipses no sólo se valoran por su impacto visual, sino que están en el centro de la ciencia de vanguardia.

Los eclipses pueden decirnos mucho sobre planetas distantes más allá de nuestro sistema solar, o exoplanetas. Desde que se detectó el primer exoplaneta en 1992, los astrónomos han descubierto más de 5.600 mundos orbitando estrellas distintas al Sol. Han utilizado una variedad de potentes telescopios para observarlos.

Sin embargo, al igual que con el eclipse solar total, los astrónomos aficionados todavía tienen un papel vital que desempeñar a través de varios proyectos de ciencia ciudadana diseñados para ayudar con las observaciones de estos mundos distantes.

Un eclipse solar ocurre cuando la luna pasa entre la Tierra y el sol. Aunque el Sol es 400 veces más grande que la Luna, también está unas 400 veces más lejos. Por eso parece tener el mismo tamaño en nuestro cielo. Cuando ocurre un eclipse, la luna apenas bloquea el sol, dejando una hermosa característica llamada "corona" (corona en latín) alrededor del borde.

Algo parecido ocurre cuando miramos hacia una estrella lejana con un planeta. Si todo se alinea correctamente, el exoplaneta pasará entre nosotros y su estrella. A esto se le llama tránsito. Sin embargo, debido a que el planeta es mucho más pequeño que su estrella, y están mucho más cerca uno del otro que de nosotros, el planeta parecerá más pequeño que la estrella y no la bloqueará como sucede con una estrella solar total. eclipse.

Estas estrellas están tan distantes que, incluso con nuestros mejores telescopios, aparecen como un pequeño punto de luz. Cuando se produce un tránsito, ese pequeño punto de luz se vuelve ligeramente más tenue durante unas horas y luego vuelve a la normalidad.

Si el exoplaneta tiene atmósfera, parte de la luz de las estrellas se filtrará a través de ella antes de llegar al telescopio. La luz de las estrellas se puede dividir en diferentes colores, lo que indica lo que hay en la atmósfera. Esto se llama espectro.

Cada elemento tiene un conjunto específico de colores que prefiere absorber y emitir. Por ejemplo, las farolas más antiguas tenían un color naranja distintivo, característico del sodio, el metal con el que estaban llenas esas lámparas. Si dividiéramos la luz de la farola en un espectro, veríamos la firma del sodio.

Del mismo modo, los compuestos químicos de la atmósfera del planeta imprimen sus firmas en la luz de las estrellas que se filtra a través de ellos. Esto permite a los astrónomos medir lo que hay en la atmósfera examinando su espectro.

La atmósfera de la Tierra dispersa la luz azul, haciendo que el cielo parezca azul y lo que queda rojo. La luz roja sobrante es responsable de que el sol se vea rojo a medida que sale y se pone y del efecto "luna de sangre", donde la luna se vuelve rojo anaranjado durante un eclipse lunar (donde la Tierra pasa entre el sol y la luna). Si estuviéramos en la Luna durante un evento de este tipo, podríamos utilizar la técnica del espectro para medir la atmósfera de la Tierra.

El Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA y el próximo telescopio espacial Ariel de la Agencia Espacial Europea (Esa) se encuentran entre los únicos instrumentos lo suficientemente sensibles para detectar y medir la atmósfera de un exoplaneta.

Caracterizar y comparar esas atmósferas puede decirnos mucho sobre otros sistemas planetarios. Hasta la década de 1990, sólo teníamos un ejemplo:el sistema solar. Los astrónomos también buscarán "biomarcadores" en las atmósferas de esos planetas.

Los biomarcadores son las posibles firmas químicas de la vida. Por ejemplo, el oxígeno constituye poco más del 20% de la atmósfera terrestre y es producido por las plantas. Al estudiar biomarcadores potenciales en atmósferas de exoplanetas, los astrónomos podrían encontrar evidencia de vida extraterrestre.

Sin embargo, es probable que haya debate sobre algunos de estos resultados. El año pasado, un equipo de astrónomos anunció indicios tentativos de una sustancia química llamada sulfuro de dimetilo en el espectro de un exoplaneta llamado K2-18b. En la Tierra, esta sustancia química la emite el plancton marino. Sin embargo, muchos astrónomos están esperando observaciones de seguimiento de este planeta antes de sacar conclusiones.

Un desafío pendiente en torno al estudio de exoplanetas es la incertidumbre en el momento de los eclipses o tránsitos. Las interacciones con otros planetas y otros efectos pueden hacer que la órbita de un exoplaneta cambie con el tiempo. Si un tránsito se retrasa, esto podría dejar a naves espaciales como JWST o Ariel esperando a que suceda, perdiendo un tiempo muy limitado de observación con telescopio. Si un tránsito ocurre temprano, el telescopio espacial puede no verlo por completo.

Exoplanet Watch y ExoClock son proyectos de ciencia ciudadana que permiten al público contribuir al estudio de exoplanetas. Los participantes pueden utilizar pequeños telescopios que tengan en casa o controlar remotamente otros telescopios a través de Internet para observar los tránsitos y luego procesar los resultados en sus computadoras. Al cargar estos resultados, pueden ayudar a que JWST y Ariel sean puntuales, colocándolos en condiciones de realizar observaciones que pueden transformar nuestra comprensión del cosmos.