Método de microlente gravitatoria para la detección de exoplanetas

El método de Microlente para la detección de exoplanetas es el único conocido capaz de descubrir planetas a grandes distancias de la Tierra. Mientras que el método de la velocidad radial busca planetas de nuestro vecindario galáctico inmediato, hasta unos 100 años luz de la Tierra, y el método de tránsito puede detectar planetas a una distancia de cientos de años luz, el método de microlente puede encontrar planetas orbitando estrellas cerca del centro de la galaxia, a miles de años luz de distancia.

Detección de planetas a través de microlente

El proceso de microlente se muestra en el esquema en etapas, de derecha a izquierda. La estrella que actúa como lente (blanco) se mueve delante de la estrella de origen (amarillo) donde se nota un aumento de su imagen y la creación de un evento de microlente. En la cuarta imagen de la derecha el planeta añade su propio efecto de microlente, con ello se produce la creación de los dos picos característicos en la curva de luz del sistema

La microlente gravitatoria es un efecto astronómico predicho por la teoría general de la relatividad de Einstein. Según Einstein, cuando la luz procedente de una estrella pasa muy cerca de otra estrella en su camino hacia un observador en la Tierra, la gravedad de la estrella intermediaria dobla ligeramente los rayos de luz de la estrella de origen, haciendo que las dos estrellas parezcan estar más lejos de lo que normalmente lo harían si no se produjera el efecto. Este efecto fue utilizado por Sir Arthur Eddington en 1919 para proporcionar la primera evidencia empírica de la relatividad general.

Ahora, supongamos que la estrella fuente se coloca no sólo cerca de la estrella intermediaria cuando se ve desde la Tierra, sino precisamente detrás de ella. En este caso el efecto se multiplica. Los rayos de luz de la estrella de origen pasan por todos los lados del astro intermediario, o estrella de "lente", creando lo que se conoce como un "anillo de Einstein". En este caso, incluso el más potente telescopio no puede resolver las imágenes separadas de la estrella de origen y de la estrella lente. En lugar de ver puntos luminosos sólo se aprecia un disco gigante de la luz, conocido como el "disco Einstein", en el lugar donde una estrella debería verse. 

El efecto resultante y observable es un incremento dramático y repentino en el brillo de la estrella de lente, tanto como 1000 veces el brillo original de la estrella. Esto normalmente dura unas pocas semanas o meses antes de que la estrella fuente o intermediaria  se mueva fuera de la alineación con la estrella lente y el brillo disminuya nuevamente.

Si bien este es el patrón normal de un evento de microlente, las cosas son sustancialmente diferentes cuando la estrella lente tiene una compañera más pequeña o incluso un planeta. Entonces, si un planeta está posicionado lo suficientemente cerca de la estrella lente de modo que cruce una de las dos corrientes de luz que emana de la estrella de origen, la propia gravedad del planeta dobla el flujo de luz y produce temporalmente una tercera imagen de la estrella de origen. Cuando se mide desde la Tierra, este efecto aparece como un pico temporal en el brillo, que dura varias horas a varios días, superpuestos en el patrón regular de la microlente. Para los cazadores de planetas, tales picos son las señales indicadoras de la presencia de un planeta. Por otra parte, las características precisas de la microlente y de su curva de luz, su intensidad y duración, es suficiente para que los científicos obtengan mucha información sobre el planeta mismo. Su masa total, su órbita, y su período pueden ser deducidos con un alto grado de precisión y probablidad a partir de la microlente.

Ventajas del método de microlente para la detección de exoplanetas

El método de microlente es capaz de encontrar planetas muy lejanos a la Tierra. También, puede detectar planetas más pequeños que cualquier otro método disponible actualmente para la detección de planetas extrasolares. En enero de 2006 los científicos anunciaron el descubrimiento a través de microlente de un planeta de sólo cinco masas terrestres, que orbita una estrella cerca del centro de nuestra galaxia, a 22.000 años luz de distancia. Este era el planeta de menor masa detectado hasta ese momento, y también el más alejado de la Tierra.

El método de microlente, por otra parte, es más sensible a los planetas que orbitan en moderadas a grandes distancias de su estrella. Esto hace que el método sea complementario a los otros conocidos como el de la velocidad radial o el método de tránsito, ambos de los cuales son más eficaces en la detección de planetas que orbitan muy cerca de sus estrellas.

Por último, al igual que la fotometría de tránsito, las búsquedas de microlente son masivas, contra decenas de miles de planetas simultáneamente. Si un evento de microlente se lleva a cabo en cualquier lugar dentro del campo de estrellas observadas, se detectó.

Si el Santo Grial de la búsqueda de planetas extrasolares es el descubrimiento de otras "Tierras", el método de microlentes sin duda tiene un papel importante que desempeñar. Mediante la detección de planetas de baja masa a relativamente grandes distancias de sus estrellas los científicos están cada vez más cerca de encontrar muchos más planetas de masa similar a la terrestre. Además, mediante la búsqueda a gran distancia, se aumenta significativamente el número de planetas potenciales que pueden ser inventariados desde la Tierra.

Curva de luz de un planeta detectado usando el métidi de microlente: el OGLE-2005-BLG-390LB

La curva general muestra el evento de microlente alcanzando un máximo el 31 de julio de 2005, y luego disminuyendo. La perturbación alrededor de 10 de agosto indica la presencia de un planeta.

Inconvenientes del método

A diferencia de los planetas detectados por otros métodos, que se asocian con las estrellas particulares y se pueden observar varias veces, los planetas detectados por microlente nunca serán observados de nuevo. Esto se debe a que los eventos de microlente son únicos y no se repiten. Entonces, gracias a un evento de microlente sabemos, por ejemplo, que el planeta conocido como "OGLE-2005-BLG-390Lb" es un mundo rocoso y frío que orbita una pequeña estrella fría cerca del centro de la galaxia. Después de varios años la estrella de fondo se ha alejado, aunque eventualmente los astrónomos pueden observar la estrella lente de nuevo y aprender más sobre ella. En cuanto al propio mundo extraño, es probable que nunca más se sepa nada sobre él, ya que nunca se observará de nuevo.

Otro problema con el método de microlente es que la distancia del planeta detectado desde la Tierra es conocida sólo por aproximación. Cuando se trata de planetas que s ehallan a decenas de miles de años luz de distancia, esto podría significar errores de miles de años luz.

Por último, el método de microlente es dependiente de eventos raros y aleatorios. Estos eventos son el paso de una estrella, precisamente frente a otra, vistas desde la Tierra. Esto hace que el descubrimiento de planetas por este método sea difícil e impredecible. Como resultado, a pesar de años de observaciones intensas, OGLE-2005-BLG-390Lb, anunciado en enero de 2006, fue sólo el tercer planeta jamás detectado por microlente hasta el anuncio el día miércoles 26 de abril de 2017, que se anunció un nuevo planeta por este método. El planeta en cuestión se denomina OGLE-2016-BLG-1195Lb.

Profesor Mariano Miguel Lanzi
Para cienciahistoria.com