octubre 18, 2021

Los colores de las vibraciones de las ondas de luz pueden revelar océanos en exoplanetas

Durante la investigación de su tesis de maestría, Victor Trees descubrió un nuevo método para detectar océanos en exoplanetas: la espectropolarimetría, o medir las direcciones vibratorias de la luz del planeta en diferentes colores. Junto con su supervisora, la profesora asociada de Ciencias Planetarias, Daphne Stam, Victor escribió un artículo al respecto, titulado ‘ Planetas oceánicos azules, blancos y rojos’. 

Simulaciones de variaciones orbitales en el flujo y colores de polarización ‘. El artículo acaba de ser publicado en la revista científica Astronomy & Astrophysics, Volumen 626. Nature Astronomy escribió un Research Highlight sobre la investigación.

nuevo método para detectar océanos en exoplanetas: la espectropolarimetría, o medir las direcciones vibratorias de la luz del planeta en diferentes colores
Foto: (Imagen de exoplanetas alrededor de la estrella enana TRAPPIST-1. Crédito: ESO / M. Kornmesser) 

Agua
Toda la vida en la Tierra necesita agua. Debido a las propiedades únicas del agua, se cree que toda la vida necesita agua, también la vida extraterrestre, aunque todavía no hemos encontrado rastros de esta última. 

Entre los planetas y sus lunas que orbitan nuestro Sol, la Tierra es el único cuerpo con agua superficial líquida. Los vecinos Venus y Marte son, respectivamente, demasiado calientes y demasiado fríos. Sin embargo, mirando más lejos, casi todas las estrellas en el cielo tienen planetas a su alrededor, y sin duda algunas de ellas serán similares a la Tierra y al menos parcialmente cubiertas por océanos. ¿Cómo reconocerías un exo-océano y con eso un exoplaneta potencialmente habitable?   

Luz planetaria vibrante

Debido a las enormes distancias, una imagen de un exoplaneta sería un solo píxel que comprende las señales de todo lo que hay en la superficie del planeta y en su atmósfera. Anteriormente, se propuso como método de detección exoceánica buscar el destello de la luz de las estrellas que se refleja en la superficie del agua. 

Este destello, sin embargo, solo se puede encontrar cuando el planeta está casi frente a su estrella, lo que complicaría enormemente la búsqueda. Y las nubes debilitarían la señal luminosa. Durante la investigación de su tesis de maestría, el ex alumno aeroespacial Victor Trees se topó con un método mejor: medir la dirección vibratoria de la luz del planeta en varios colores, en otras palabras, espectropolarimetría.

Al extender el código de computadora de su supervisora, Daphne Stam, Victor pudo calcular la dirección vibratoria de la luz reflejada por un exoplaneta que está cubierto por el océano, mientras orbita su estrella. A lo largo de la mayor parte de la órbita del planeta, la luz azul muestra las vibraciones más fuertes, a lo largo de una pequeña parte de la órbita, todos los colores vibran de manera similar y, finalmente, hay una parte donde la luz roja vibra más fuerte. 

Este cambio de color de azul, a blanco, a rojo, es único para un exo-océano y también ocurre cuando está nublado. La ubicación del cambio de color, finalmente, indica la nubosidad local.  Si bien aún no hay telescopios que puedan tomar imágenes de exoplanetas similares a la Tierra, existen algunas mediciones espectropolarimétricas de la luz de la Tierra misma, que parecen confirmar el cambio de color. Los resultados de Victor se pueden utilizar para diseñar futuros telescopios para asegurarse de que se puedan encontrar exo-océanos. 

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