Cómo encontrar un exoplaneta desde casa: guía para principiantes con datos reales de TESS de la NASA
La mayoría de los más de 6.000 planetas conocidos fuera del sistema solar nunca se han visto directamente. Se encontraron al notar que una estrella se oscurecía muy ligeramente, una y otra vez, cuando un planeta pasaba por delante de ella. Es el método de tránsitos, y los datos que usa son públicos. Con un navegador y un poco de paciencia, puedes buscar planetas en las mismas mediciones que usan los astrónomos profesionales.
Esta guía explica paso a paso cómo funciona una búsqueda de tránsitos, con las estrellas reales de nuestro Cazador de Planetas.
De dónde vienen los datos: TESS, de la NASA
El Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA, lanzado en abril de 2018, observa una franja de cielo de 24° por 96° durante unos 27 días seguidos (un «sector») y luego pasa a la siguiente. Para cientos de miles de estrellas seleccionadas registra una medida de brillo cada dos minutos. El resultado para cada estrella es una curva de luz: el brillo representado a lo largo del tiempo.
Todo se publica a través del archivo MAST de la NASA. TESS ha señalado miles de posibles planetas, llamados TESS Objects of Interest (TOI), y cientos ya se han confirmado. Muchas más señales siguen en los datos, esperando a que alguien las mire.
¿Cuánto oscurece un planeta?
Cuando un planeta cruza por delante de su estrella, tapa una fracción del disco estelar igual a la relación entre sus áreas, (radio del planeta / radio de la estrella)². Eso da una idea de lo que estás buscando:
- Un Júpiter delante de una estrella como el Sol: alrededor de un 1 % menos de brillo.
- Una Tierra delante de una estrella como el Sol: alrededor de un 0,008 % (84 partes por millón).
- Un planeta pequeño delante de una enana roja pequeña: mucho más profundo, porque la estrella es pequeña. Por eso muchos planetas pequeños de TESS orbitan enanas rojas.
Los planetas del Cazador de Planetas cubren todo ese rango: desde WASP-18 b, un gigante cuya caída tiene alrededor de un 1 % de profundidad y se repite cada 22,6 horas, hasta Pi Mensae c, el primer planeta que anunció TESS, cuyo tránsito atenúa su brillante estrella menos de un 0,03 %.
Paso 1: encuentra una caída que se repita
Las curvas de luz reales tienen ruido. Las estrellas parpadean, la nave tiembla y cada medida tiene un poco de dispersión. Una sola caída no demuestra nada. Lo que buscas es una caída que se repita, con la misma profundidad y la misma duración cada vez.
En el Cazador de Planetas marcas cada caída que ves. Cuando tienes dos o tres, los intervalos entre ellas deberían ser múltiplos enteros de un mismo número: ese es el periodo orbital del planeta. LHS 3844 b, un planeta rocoso alrededor de una enana roja, da una vuelta en solo 11 horas, así que un único sector de 27 días muestra docenas de sus tránsitos.
Paso 2: pliega la curva de luz
Con un periodo, puedes cortar la curva de luz en trozos de un periodo de largo y apilarlos unos encima de otros. Se llama plegado en fase. Si el periodo es correcto, todos los tránsitos se alinean y una caída débil que estaba enterrada en el ruido de repente destaca con claridad. Si el periodo es incorrecto, las caídas se emborronan. Plegando es como los astrónomos encuentran planetas demasiado tenues para verlos a simple vista en los datos sin procesar.
Paso 3: lee el planeta en la caída
El tránsito plegado dice mucho:
- La profundidad da el tamaño del planeta en relación con la estrella. Si conoces el radio de la estrella, obtienes el del planeta.
- La duración depende del tamaño de la órbita y del de la estrella: un planeta lejos de su estrella se mueve despacio y tarda más en cruzar.
- La forma importa: un planeta produce una caída de fondo plano con bordes inclinados, porque durante un rato está completamente delante de la estrella.
Paso 4: asegúrate de que no son dos estrellas
El impostor más común es una binaria eclipsante: dos estrellas que giran una alrededor de la otra y se turnan para taparse la luz. Señales de alarma:
- Las caídas tienen forma de V en lugar de fondo plano.
- Las caídas alternas tienen profundidades distintas (las impares no coinciden con las pares), porque las dos estrellas son diferentes.
- Hay una segunda caída más pequeña justo a mitad de camino entre las principales, cuando la estrella más brillante tapa a la más débil.
- La caída es demasiado profunda para cualquier planeta: un planeta no puede tapar más de unos pocos por ciento de una estrella como el Sol.
Aun así, las binarias eclipsantes no siempre son malas noticias. En 2020, un becario de la NASA de 17 años, Wolf Cukier, revisaba datos de Planet Hunters TESS precisamente en busca de este tipo de binaria, la pareja TOI-1338, cuando notó una caída extra que no encajaba. Resultó ser TOI-1338 b, un planeta de unas 6,9 veces el tamaño de la Tierra que orbita las dos estrellas. Puedes estudiar el mismo sistema en el Cazador de Planetas.
Paso 5: ¿ya se conoce?
Antes de celebrarlo, comprueba si la estrella ya tiene un TOI o un planeta confirmado. El Cazador de Planetas lo hace por ti comparando tu periodo con los catálogos de la NASA. Si no coincide con nada conocido, puede que hayas detectado un candidato nuevo de verdad. Los voluntarios del proyecto Planet Hunters TESS (en Zooniverse) han encontrado muchos candidatos así, y algunos se han confirmado como planetas.
Prueba una búsqueda real
Las diez estrellas de práctica del Cazador de Planetas son sistemas conocidos, así que puedes comprobar tus respuestas. Cuando estés listo, el modo Búsqueda real carga curvas de luz del sector más reciente de TESS directamente desde el archivo de la NASA. La mayoría de sus señales todavía no las ha examinado nadie.
Abre el Cazador de Planetas, empieza por WASP-18 b y mira qué caída tan pequeña eres capaz de encontrar.
Preguntas frecuentes
¿De verdad pueden los aficionados descubrir exoplanetas? Sí. Los datos de TESS y Kepler son públicos, y voluntarios de proyectos como Planet Hunters TESS han encontrado candidatos a planeta que después confirmaron astrónomos profesionales, entre ellos el planeta circumbinario TOI-1338 b.
¿Qué es una curva de luz? Un gráfico del brillo de una estrella a lo largo del tiempo. Un planeta que pasa por delante de la estrella aparece como una pequeña caída que se repite.
¿Qué tamaño mínimo de planeta puede encontrar TESS? TESS ha encontrado planetas más pequeños que la Tierra, sobre todo alrededor de enanas rojas pequeñas y cercanas, donde un planeta del tamaño de la Tierra tapa una parte mayor de la luz de la estrella.
¿Por qué la mayoría de los planetas en tránsito tienen órbitas cortas? Porque un planeta tiene que pasar por delante de su estrella al menos dos veces, mejor más, durante las pocas semanas que TESS observa una zona del cielo. Los planetas cercanos transitan a menudo; uno con una órbita de un año normalmente mostraría como mucho una caída.
Explóralo tú mismo: Cazador de Planetas · Segunda Tierra · Exoplanetas y la Vía Láctea en 3D · ¿Qué tamaño tienen las estrellas?
Fuentes
- Ricker et al. (2015), Transiting Exoplanet Survey Satellite, JATIS 1, 014003. doi:10.1117/1.JATIS.1.1.014003
- Kostov et al. (2020), TOI-1338: TESS's First Transiting Circumbinary Planet, AJ 159, 253. doi:10.3847/1538-3881/ab8a48
- NASA, NASA's TESS Mission Uncovers its 1st World with Two Stars (2020): Wolf Cukier's discovery. nasa.gov
- Huang et al. (2018), TESS Discovery of a Transiting Super-Earth in the Pi Mensae System, ApJL 868, L39. doi:10.3847/2041-8213/aaef91
- Vanderspek et al. (2019), TESS Discovery of an Ultra-short-period Planet around the Nearby M Dwarf LHS 3844, ApJL 871, L24. doi:10.3847/2041-8213/aafb7a
- NASA Exoplanet Archive and MAST (Mikulski Archive for Space Telescopes). exoplanetarchive.ipac.caltech.edu · archive.stsci.edu
Las profundidades de tránsito son (radio del planeta / radio de la estrella)², con la Tierra de 6.371 km, Júpiter de 69.911 km y el Sol de 695.700 km. Los periodos y profundidades de las estrellas del Cazador de Planetas son los valores medidos en sus curvas de luz de TESS.