Investigadores de centros alemanes y españoles han observado un exoplaneta con una precisión sin precedentes tras aplicar una nueva tecnología que tiene su origen en el trabajo de dos premios Nobel. El estudio, que publica esta semana Nature, ayudará a crear un censo de estrellas próximas al Sol con planetas parecidos a la Tierra.
Composición del espectro obtenido con el 'peine' sobre el Observatorio de La Silla (Chile). Imagen: Thomas Udem/ MPQ.
Igual que un músico afina su instrumento para conseguir la nota más pura, los científicos calibran los dispositivos astronómicos para observar mejor los objetos lejanos. Esta semana un equipo europeo publica en Nature una metodología para medir la velocidad de los astros con una precisión sin precedentes (menos de 10 centímetros por segundo).
En concreto, los investigadores han probado con éxito la técnica de calibración para espectrómetro denominada ‘peine de frecuencias láser’ para trazar la órbita de un exoplaneta ya descubierto que gira alrededor de la estrella HD75289. Según los autores, este método es al menos cuatro veces más preciso que los actuales.
La técnica se ha aplicado en el espectrómetro HARPS del Observatorio Europeo Austral (ESO), situado en el Observatorio de la Silla (Chile). Los resultados aparecen en el último número de la revista Nature y suponen un avance en el uso de espectrógrafos, instrumentos claves en la búsqueda de planetas tipo la Tierra en zonas habitables.
El objetivo es crear un “censo de las estrellas” cercanas al Sol que puedan tener planetas similares al nuestro, “y buscar otras Tierras”, explican a SINC Rafael Rebolo y Jonay González Hernández, los dos autores españoles del estudio. Ambos son investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y la Universidad de la Laguna, y el primero también del CSIC.
La espectroscopía astronómica es la técnica que se utiliza para investigar las propiedades de las estrellas y las galaxias a partir de la radiación electromagnética. El espectrógrafo descompone la luz en todos sus colores como “las gotitas de agua en la atmosfera terrestre descomponen la luz del Sol y producen el arco iris”, dice Rebolo.
El investigador prosigue: “Para que las frecuencias de luz puedan medirse de forma correcta, el espectrógrafo requiere ser calibrado. Hasta ahora calibrábamos los espectrógrafos utilizando lámparas de gases, principalmente torio y argón, una técnica que ofrece datos bastante precisos pero no perfectamente estables a largo plazo”.
Los secretos del ‘peine’ de colores
Ahora, la tecnología del ‘peine de frecuencia láser’ (LFC, por sus siglas en inglés: Laser Frequency Comb) es un sistema que emite pulsos ultracortos, con una duración de menos de la billonésima parte de un segundo, para producir millones de colores perfectamente definidos. “Las frecuencias de estos colores son controladas por un reloj atómico de precisión extrema.”, describe González Hernández.
Al dispersarse la luz del láser LFC a través del espectrógrafo, se dibuja un patrón similar a un peine de infinidad de colores situados a igual distancia unos de otros. “De esta manera, es posible conocer la longitud de onda que recibe cada uno de los píxeles detectados con gran precisión”, añade el astrofísico.
Detrás de toda esta tecnología está el trabajo de los físicos John Hall y Theodor Hänsch –este último coautor de este trabajo–, que fueron distinguidos con el premio Nobel de Física de 2005 por concebir la tecnología LFC. Su aplicación posterior en astrofísica ha permitido el desarrollo de esta técnica llamada a ser revolucionaria para la espectroscopía de alta precisión y en la búsqueda de planetas tipo Tierra.
Se trata de un método capaz de presentar planetas “sea cual sea la orientación de su órbita alrededor de la estrella, y no requiere una alineación determinada como en la fotometría de eclipses, otro de los métodos de búsqueda”, destacan los investigadores.
Si un observador en otro punto de la galaxia quisiera detectar la Tierra en su órbita con el Sol, debería emplear un equipo lo suficientemente sensible para captar los cambios de velocidad en la estrella con una amplitud de tan sólo 9 centímetros por segundo. Esto es lo que logran los peines de frecuencias, lo que –según el equipo- hará posible la detección de otras ‘Tierras’ en zonas ‘habitables’, es decir, a distancias de su estrella cercanas a la posición terrestre. Esos planetas están entre los candidatos para encontrar vida fuera del sistema solar.
Referencia bibliográfica:
Wilken, T.; Lo Curto, G.; Probst, R.A.; Steinmetz, T.; Manescau, A.; Pasquini, L.; González Hernández, J.I.; Rebolo, R.; Hänsch, T.W.; Udem, T.; Holzwarth, R. “A spectrograph for exoplanet observations calibrated at the centimeter-per-second level”. Nature 7400 (485): 611-614, 31 de mayo de 2012. DOI: 10.1038/nature11092.
Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC).