noviembre 28, 2022

Exoplanetas de origen extragaláctico

T.E.L: 4 min.
Los astrónomos ya buscan lo imposible.

Según NASA Exoplanet Archive hay 5063 exoplanetas confirmados al 18-7-2022. En The Extrasolar Planets Encyclopaedia figuran 5119 al 27-7-2022. En Exoplanets.org figuran 3262 exoplanetas confirmados a 2018.
Los exoplanetas son planetas que orbitan a estrellas fuera del Sistema Solar. Se detectan desde el inicio de la década de 1990 y cada año se incrementa el número de descubrimientos.
Hasta la década de 1980, la detección de exoplanetas era un sueño imposible. Es que el tamaño angular de los planetas en órbita de otras estrellas es muy pequeño. A pesar de la dificultad, la mejora en las técnicas y equipos posibilitó descubrir las débiles señales de otros mundos lejanos. La mayoría se detectó con el método de tránsito y son planetas gigantes, muy cercanos a sus estrellas, a los que se clasifica como “Júpiters calientes”. Los planetas más pequeños y/o más lejanos de sus estrellas, son más difíciles de hallar.
La teoría de formación planetaria está fuertemente vinculada a la teoría de formación estelar. En pocas palabras: para estrellas de masa media-grande, la formación de planetas a su alrededor es casi inevitable. Aunque en la Vía Láctea el 70% de las estrellas son enanas (rojas), las estrellas medianas -de los tipos espectrales F, G, K- deben ser un número gigantesco. Por ende, los 5000 exoplanetas serían solo la punta del iceberg.
Tener mejores datos sobre cuántos planetas hay en la Vía Láctea y cómo son, pavimentaría el camino a descubrir vida allí afuera. En nuestro hogar cósmico Solar, sólo 1/8 de los planetas tiene vida inteligente con tecnología desarrollada. De hecho, hasta ahora, solo 12,5% de los planetas del Sistema Solar tiene vida: la Tierra. Pero no se puede extrapolar este dato al resto de la Galaxia, ya que los datos sobre otros sistemas planetarios es todavía muy inacabada. Bien podemos decir que, en este campo de estudio, la “completitud” es muy baja. Es decir, la proporción entre los descubrimientos vs la cantidad de planetas que teóricamente deberían existir. De hecho, el término “completeness” se usa en algunos trabajos publicados en astronomía (ver abajo).
De los ~ 5000 exoplanetas detectados hasta ahora, la cantidad de ellos que son extragalácticos es cero. Fue anunciado hace años un potencial descubrimiento fuera de la Vía Láctea: el exoplaneta HIP 134044, pero luego fue desmentido. Es lógico que no se hayan descubierto exoplanetas extragalácticos, ya que cuanto más lejos moren, menor será su tamaño angular.
Por lo dicho, puede parecer impropio o extemporáneo empezar a buscar planetas fuera de la galaxia cuando todavía el “censo” en la Vía Láctea es tan incompleto.
Pero los astrónomos no conocen fronteras y han comenzado a buscar, al menos en forma teórica, exoplanetas extragalácticos en…nuestra galaxia. No, no es un error.
EL ORIGEN DE LA VÍA LÁCTEA
En el halo de nuestra galaxia, la parte más exterior, reside una población de estrellas con movimientos y abundancias químicas diferentes de las estrellas formadas aquí. Se piensa que esos astros se originaron en una galaxia enana, conocida como Gaia-Enceladus, que se fusionó con la Vía Láctea hace 8 a 11 mil millones de años. Es por esto que tres autores de Harvard, liderados por Stephanie Yoshida, publicaron un trabajo en el que intentan saber qué proporción de planetas puede haber entre las estrellas que ahora forman parte del halo de la galaxia, pero que son de origen extragaláctico.
Los métodos usados son bastante complejos. Alcance con decir que tomaron datos de los satélites Gaia y Tess. Ya en 2019 se había hecho un estudio similar con datos de la sonda Kepler. En ambos casos, se consideró estrellas de baja luminosidad de la rama de gigantes rojas que podrían hospedar Júpiters calientes. Los cálculos no son muy prometedores: como máximo, el 0,52% de las estrellas del halo galáctico deberían tener este tipo de exoplanetas. Lo bueno es que los datos de la tercera liberación de Gaia más otros estudios que se están haciendo posibilitarán la tarea de encontrar esas agujas en el pajar cósmico.
Así, los astrónomos podrían dar el primer paso en la detección de exoplanetas de origen extragaláctico, aunque ya formen parte de la Vía Láctea.
El siguiente paso, hallar planetas fuera de la galaxia, será un poco más difícil.
ESCALA DEL PROBLEMA
La galaxia más cercana a la nuestra es la enana del Can Mayor, a 42000 años luz del centro galáctico, pero a 25000 años luz del Sol.
Para dar una idea de la escala del problema, hagamos cuentas:
Para redondear, usemos un valor de la velocidad de la luz de 300 mil km/s.
La distancia, en km, a la Galaxia del Can Mayor será: 25000*60*60*24*365=236.520.000.000.000.000 km.
El diámetro de Júpiter es de 143000 km.
La proporción diámetro-distancia es=0,00000000000060460.
El tamaño angular se calcula como un ángulo, en radianes, pero ese paso lo saltearemos ya que lo importante es la proporción tamaño-distancia.
Ahora usemos la aritmética para calcular una proporción equivalente. Sabemos que si dividimos numerador y denominador por la misma cantidad, lograremos el fin.
Usemos un valor arbitrario para el nuevo diámetro, digamos 1/1000 km (1 metro).
Eso implica una relación con el diámetro de Júpiter de 143000000.
Dividimos la distancia original por ese valor=1.653.986.014.
Por tanto, detectar un planeta como Júpiter alrededor de una estrella en el borde de la galaxia más cercana, a 25 mil años luz, es tan difícil (proporción tamaño-distancia) como hallar un objeto de 1 metro a 1653 millones de km, más de 10 veces la distancia Tierra-Sol. Saturno yace a 9,5 UA del Sol.
Para que quede claro:
Distancia Galaxia Enana/tamaño Júpiter=0,00000000000060460.
Distancia 1653986014/tamaño 0,001 km=0,00000000000060460.
Podemos concluir que detectar exoplanetas en la galaxia más cercana, la enana del Can Mayor, hoy resulta una utopía. Aunque lo cuasi-imposible es un perro que ladra, pero no muerde.☉

Fuentes y enlaces relacionados


Searching for planets that formed a long time ago in a galaxy not so far away
Constraining the Planet Occurrence Rate around Halo Stars of Potentially Extragalactic Origin
Stephanie Yoshida, Samuel Grunblatt, Adrian Price-Whelan
Desvelado el nacimiento de la Vía Láctea
Exoplanets.org
The Extrasolar Planets Encyclopaedia
NASA Exoplanet Archive
What is the completeness of an observation and how do I calculate it?
Sobre las imágenes

The Closest Galaxy: Canis Major Dwarf
Illustration Credit & Copyright: R. Ibata (Strasbourg Observatory, ULP) et al., 2MASS, NASA