Exoplanetas con anillos y lunas

La mayoría de los 700 planetas extrasolares descubiertos son gigantes gaseosos situados a corta distancia de sus estrellas, lo que es normal teniendo en cuenta que son los más fáciles de detectar con las técnicas actuales. Pero lo que no hemos visto hasta ahora son exoplanetas con lunas o anillos. El asunto es de vital importancia porque muchos gigantes gaseosos descubiertos están situados en la zona habitable de su sistema. Aunque la existencia de vida en estos planetas gigantes es casi imposible -con el permiso de Carl Sagan-, sus lunas podrían ser otra historia.

Luis Ricardo Moretto y Adriana Valio, dos investigadores brasileños, han elaborado un modelo para simular estos sistemas y comprobar si pueden ser detectados con la tecnología actual. Los resultados son bastante llamativos y eso que están en la línea de modelos similares. Antes de analizarlos, conviene recordar que mediante el método del tránsito sólo disponemos de una curva de luz obtenida al pasar el planeta por delante de la estrella. Dicho de otro modo, lo que se ve a través de un telescopio no es esto:

Un planeta como Júpiter con una luna dos veces el tamaño de la Tierra (Moretto et al.).

Un planeta como Júpiter con anillos (Moretto et al.).

Sino esto otro:

Curva de luz simulada de CoRoT-2b, un planeta con una masa 1,5 veces la de Júpiter (Moretto et al.).

La posibilidad de ver una luna o un sistema de anillos en una curva de luz estelar depende del error en los datos y por lo tanto de las características de nuestro instrumento (y del sistema observado, claro está). CoRoT y Kepler son dos observatorios espaciales dedicados a la búsqueda de planetas extrasolares capaces de elaborar curvas de luz con una elevada precisión, así lo primero que debemos hacer es estudiar si son capaces de detectar lunas y anillos.

Según el modelo de Moretto y Valio, CoRoT sería capaz de descubrir exolunas con un radio mínimo 1,3 veces el de la Tierra. Por supuesto, no tenemos satélites tan monstruosos en nuestro Sistema Solar, pero nada indica que no puedan existir en otras estrellas. Por contra, Kepler podría detectar lunas de tan sólo 0,3 radios terrestres, un tamaño mucho más normal. Para que nos hagamos una idea, el radio del mayor satélite del Sistema Solar -Ganímedes- es de 0,41 veces el de la Tierra, lo que quedaría por encima del umbral de Kepler.

Así se vería la curva de luz de un Júpiter caliente con un satélite (Moretto et al.).

¿Y los anillos? Este caso es más complejo porque depende del área que ocupen vistos desde la Tierra, lo que a su vez depende de la inclinación del eje de rotación y su composición. En cualquier caso, Kepler podría detectar anillos con un área efectiva correspondiente al 3% del área del planeta. Por poner un ejemplo concreto, este telescopio espacial sería capaz de ver un sistema anillado con un tamaño igual a la mitad de los anillos de Saturno situado alrededor de un planeta con un eje inclinado 78º con respecto al plano celeste. CoRoT lo tendría más difícil, ya que sólo sería capaz de detectar un planeta que posea unos anillos que sean un 45% más grandes que los de Saturno, como mínimo.

Por supuesto, las cosas no son tan sencillas. Tanto en el caso de las lunas como especialmente los anillos hay que tener en cuenta otras fuentes de variabilidad estelar que pueden “emborronar” las curvas de luz. En concreto, el efecto de las manchas estelares prometen complicar la detección de exolunas y exoanillos. Estas fuentes de ruido obligan a obtener más curvas de luz (más tiempo de observación) para obtener una señal inequívoca. Además, no olvidemos que mediante el método del tránsito se favorece el descubrimiento de júpiteres calientes, así que en todo caso la mayoría de detecciones serían “exolunas calientes”.

Pero lo cierto es que el descubrimiento de exolunas sería un enorme paso adelante a la hora de encontrar mundos habitables en nuestra galaxia. Quizás la primera exotierra sea al mismo tiempo la primera exoluna.

Referencias:

• Transit Model of Planets with Moon and Ring System, Moretto et al. (ArXiv, 23 noviembre 2011).