viernes, 31 de marzo de 2017

El telescopio espacial Kepler y su contribución al descubrimiento de exoplanetas


El telescopio espacial Kepler de la NASA fue diseñado con la misión de descubrir planetas orbitando alrededor de otras estrellas, lo que conocemos como "exoplanetas" (o planetas extrasolares). En específico, uno de los requisitos de la misión era que Kepler descubriese mundos semejantes a la Tierra (exotierras) alrededor de estrellas de tipo similar a nuestro Sol. Para ello la nave sería capaz de detectar los tránsitos, es decir, las variaciones en el brillo de un astro ocasionados cuando un cuerpo planetario cruza por delante. Kepler estaría situado en órbita alrededor del Sol, una ubicación ideal para ejecutar su búsqueda de exoplanetas, con la precaución de evitar destellos provocados por otros cuerpos celestes.

Con un costo total de 600 millones de dólares, la misión Kepler pertenecía a la categoría Discovery, esto es, misiones de un relativo bajo presupuesto para NASA y enfocadas en temas científicos específicos.

La nave tiene unas dimensiones de 4,7 x 2,7 y pesaba unos 1039 kg. sin contar el combustible (hidrazina). Los sistemas de vuelo fueron desarrollados por Ball Aerospace. La energía era proporcionada por 10 mts2 de paneles fotovoltaicos capaces de producir 1 kW de electricidad. Su poderoso ojo estaba compuesto por un fotómetro Schmidt de 0.95 m. de apertura y un espejo primario de 1.4 mts. La cámara CCD ofrecía una resolución de 95 millones de píxeles, la mejor resolución alcanzada en una sonda hasta ese momento (a modo de comparación, recordar que la cámara CCD de la sonda espacial Gaia alcanza una resolución de un billón de píxeles).

Kepler fue lanzado al espacio el 7 de marzo de 2009, gracias a un cohete modelo Delta II. Comenzaba una nueva epopeya científica, que quedaría jalonada por grandes logros. 








El área de búsqueda del Kepler estaría limitada a un pequeño campo del espacio de 115 grados cuadrados, apenas un 0,25 de la bóveda celeste. En específico, un área entre las constelaciones de Cisne, Dragón y Lira. Dentro de este campo fueron seleccionadas 150000 estrellas situadas a más de 600 años luz de distancia, que debían ser observadas por Kepler cada 30 minutos para detectar los tránsitos de posibles exoplanetas. Unas 90000 de estas estrellas pertenecían al tipo G2, es decir, estrellas de la secuencia principal semejantes en masa y brillo a nuestro Sol. Las expectativas de la comunidad científica eran muy altas, tenemos que recordar que hace una década desconocíamos cosas que ahora nos suenan evidentes. Los científicos se preguntaban si los exoplanetas eran abundantes o si, por el contrario, eran fenómenos extremadamente raros en la galaxia. Kepler llegaría para dar cumplida respuesta a estas interrogantes.

El área de búsqueda de Kepler en el contexto de nuestra galaxia. Es un pequeño sector situado entre las constelaciones de Cisne y Lira (Wikipedia)

Detalle del campo de búsqueda de Kepler


Kepler no defraudó. Nada escapaba a las capacidades de su potente ojo. La comunidad científica se acostumbró a los anuncios impresionantes. Por ejemplo, en marzo de 2012 el equipo de la misión publicó los resultados de los primeros 16 meses de observaciones (mayo de 2009 - septiembre de 2010). Se habían detectado nada menos que 1091 candidatos a exoplanetas, prácticamente duplicando las cifras existentes hasta ese momento, con lo que la cantidad de exoplanetas posibles ascendía a 2323...de golpe y porrazo Kepler amplió enormemente el campo de investigación de la ciencia planetaria, y más interesante aún, lo hizo a una fracción del costo de otras misiones de exploración.

En enero de 2013 el equipo anunció la existencia de otros 461 candidatos a exoplanetas, basándose en las observaciones realizadas entre mayo de 2009 hasta marzo de 2011. Los nuevos planetas eran designados con la palabra Kepler mas el típico "código de barras" utilizado en la nomenclatura de cuerpos celestes...Kepler-62f, Kepler-33b, Kepler-33c...y así.

En febrero de 2014, en la fase K2 de la misión, se anunció el descubrimiento de 715 nuevos exoplanetas que orbitaban en torno a 305 estrellas, casi el 95% de estos mundos son más pequeños que Neptuno y varios se encuentran en la zona de habitabilidad de sus estrellas.


Para enero de 2015 Kepler ya había descubierto ocho exoplanetas de un tamaño similar a la Tierra,  situados en la zona de habitabilidad de sus respectivas estrellas, casi todas enanas rojas (NASA)





Simpáticas representaciones de cientos de nuevos sistemas planetarios descubiertos por Kepler (NASA). 


Los extraordinarios logros llevaron a NASA a tomar la decisión de extender la misión del Kepler hasta el año 2016, pero la mala suerte haría su desagradable aparición. El correcto desempeño de la sonda dependía del buen funcionamiento de los giróscopos de la nave. El telescopio de Kepler podía apuntarse con tres de sus cuatro giróscopos, pero el año 2013 el segundo de los giróscopos sufrió un fallo irreparable. El nuevo contexto obligó a NASA  a replantear los objetivos de la misión. En noviembre de 2013, tras varios meses de análisis, se decidió reorientar a Kepler y enfocarlo a campos estelares más amplios y cercanos a la eclíptica. La nave ya no sería capaz de detectar exoplanetas del tamaño de la Tierra por el método de tránsito, pero a cambio su área de búsqueda sería mucho más amplia. La nueva misión fue bautizada como K2 (Kepler 2)

En mayo de 2016 Kepler anunció el descubrimiento de otros 1.284 exoplanetas, es decir, cuerpos para los cuales la posibilidad de ser realmente un planeta es de un 99% (descartar los "falsos positivos" es una labor ardua). Es la mayor cifra anunciada hasta ahora. El anuncio se efectuó en el contexto de la misión K2, pero los datos utilizados fueron los recabados hasta 2013, antes del fallo de los giróscopos. En ese punto el número total de exoplanetas confirmados ascendió a 2326 con  otros 1327 candidatos a exoplanetas. Nueve se encuentran en la zona de habitabilidad de sus estrellas y se piensa que unos 550 pueden ser planetas rocosos en función de su tamaño.

El año 2011, sobre la base de los resultados arrojados por Kepler, se estimaba que en un rango de mil años desde la Tierra puede haber 30.000 planetas ubicados en la zona de habitabilidad de sus estrellas. Habría hasta 50.000 millones de planetas en nuestra galaxia, de los que unos 500 millones estarían ubicados en la zona de habitabilidad. Para el 2012 un equipo internacional de astrónomos informó que cada estrella de nuestra galaxia puede albergar en promedio 1,6 planetas orbitando a su alrededor, lo que nos daría un resultado de 160.000 millones de exoplanetas solo en la Vía Láctea, en buen español, que en una galaxia hay mas planetas que estrellas. No cabe duda que estos resultados marean a cualquiera y es imposible no preguntarse en cuantos de ellos puede agitarse la vida, ya sea vida bacteriana o en forma de seres racionales e inteligentes....vaya usted a saber, quizá en un par de ellos hay grupos de astrónomos extraterrestres efectuando los mismos esfuerzos que los científicos terrestres, escudriñando su extraño firmamento en busca de señales de vida. Es un tema que hace volar nuestra imaginación, porque no podemos descartar que una hipotética civilización extraterrestre haya detectado el tránsito de nuestro planeta frente al Sol, y nos haya catalogado como un planeta interesante, ubicado en "la zona de habitabilidad de su estrella" y nos hayan colgado una designación estilo tarjeta de crédito o código de barras.


Kepler-62f, una de los exotierras descubiertas por la misión Kepler




Parche de la misión


En junio de 2016 NASA anunció una extensión de tres años para la misión K2, más allá del momento en que la nave agote su combustible.

Un listado (se actualiza periódicamente) con todos los exoplanetas descubiertos por la misión Kepler.

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