No fue hace tanto tiempo que los astrónomos comenzaron a descubrir los primeros planetas alrededor de otras estrellas. Sorprendentemente, el potencial para hacerlo puede no estar tan lejos.
Antes de explorar cómo podríamos detectar satélites de planetas distantes, los astrónomos primero deben intentar comprender qué pueden estar buscando. Afortunadamente, esta pregunta se relaciona bien con el rápido desarrollo de la comprensión de cómo se forman los sistemas solares.
En general, hay tres mecanismos por los cuales los planetas pueden obtener satélites. Lo más simple es que simplemente se formen juntos desde un solo disco de acreción. Otra es que un impacto masivo puede derribar material de un planeta que se forma en un satélite como los astrónomos creen que sucedió con nuestra propia Luna. Algunas estimaciones han indicado que tales impactos deberían ser frecuentes y hasta 1 de cada 12 planetas similares a la Tierra pueden haber formado lunas de esta manera. Por último, un satélite puede ser un asteroide o cometa capturado, como es probable para muchas de las lunas de Júpiter y Saturno.
Cada uno de estos casos produce un rango diferente de masas. Es probable que los cuerpos capturados sean los más pequeños y, por lo tanto, es poco probable que sean detectables en el futuro cercano. Se espera que las lunas generadas por el impacto solo puedan formar cuerpos con el 4% de la masa total del planeta y, como tal, también sean bastante limitadas. Se cree que las lunas más grandes se forman en los discos que forman Júpiter como planetas. Estos son los más propensos a ser detectables.
El primer método por el cual los astrónomos pueden detectar tales lunas es por los cambios que harían en el bamboleo de la estrella que se ha utilizado para detectar muchos planetas extrasolares hasta la fecha. Los astrónomos ya han estudiado cómo un par de estrellas binarias pueden afectar a un sistema estelar binario que puede tener en una tercera estrella que orbita. Si la estrella binaria se cambia por un planeta y una luna, resulta que los sistemas más fáciles de detectar son las lunas masivas que están distantes del planeta, pero cerca de la estrella madre. Sin embargo, excepto en casos extremos, la cantidad de oscilación que el par podría inducir en la estrella es tan pequeña que se verá inundada por el movimiento convectivo de la superficie de la estrella, lo que hace que la detección a través de este método sea casi imposible.
Los astrónomos han comenzado a detectar grandes cantidades de exoplanetas por tránsitos, donde el planeta causa eclipses menores. ¿Podrían los astrónomos también detectar la presencia de lunas de esta manera? En este caso, el límite de detección volvería a basarse en el tamaño de la luna. Actualmente, el Kepler Se espera que el satélite detecte planetas similares en masa a la Tierra. Si existen lunas alrededor de un planeta súper joviano que también son similares en tamaño a la Tierra, también deberían detectarse. Sin embargo, formar lunas tan grandes es difícil. La luna más grande del sistema solar en Ganímedes, que tiene un 40% del diámetro de la Tierra, lo que la coloca modestamente por debajo de los umbrales de detección actuales, pero potencialmente al alcance de futuras misiones de exoplanetas.
Sin embargo, la detección directa de los eclipses causados por los tránsitos no es la única forma en que los tránsitos podrían usarse para descubrir exomoons. En los últimos años, los astrónomos han comenzado a usar el bamboleo de otros planetas en los que ya habían descubierto para inferir la existencia de otros planetas en el sistema de la misma manera que el tirón gravitacional de Neptuno en Urano permitió a los astrónomos predecir la existencia de Neptuno antes fue descubierto. Una luna suficientemente masiva podría causar variaciones detectables en cuándo comenzaría y terminaría el tránsito del planeta. Los astrónomos ya han utilizado esta técnica para poner límites a la masa de lunas potenciales alrededor de los exoplanetas HD 209458 y OGLE-TR-113b a 3 y 7 masas terrestres, respectivamente.
El primer exoplaneta descubierto fue descubierto alrededor de un púlsar. El tirón de este planeta causó la variación de la pulsación regular del latido del púlsar. Los púlsares suelen latir de cientos a miles de veces por segundo y, como tales, son indicadores extremadamente sensibles de la presencia de planetas. Se sabe que el púlsar PSR B1257 + 12 alberga un planeta que tiene apenas un 0,04% de la masa de la Tierra, que está muy por debajo del umbral de masa de muchas lunas. Como tal, las variaciones en estos sistemas, causadas por las lunas, serían potencialmente detectables con la tecnología actual. Los astrónomos ya lo han usado para buscar lunas alrededor del planeta que orbitan PSR B1620-26 y descartaron lunas de más del 12% de la masa de Júpiter dentro de la mitad de una Unidad Astronómica (la distancia entre la Tierra y el Sol o 93 millones de millas) del planeta .
El último método por el cual los astrónomos han detectado planetas que potencialmente podrían usarse para exomoons es la observación directa. Dado que las imágenes directas de exoplanetas solo se han realizado en los últimos años, es probable que esta opción todavía esté muy lejos, pero futuras misiones como el Coronagraph del Buscador de Planetas Terrestres pueden ponerlo en el ámbito de la posibilidad. Incluso si la luna no está completamente resuelta, el desplazamiento del centro del punto del par puede ser detectable con los instrumentos actuales.
En general, si la explosión de conocimiento en los sistemas planetarios continúa, los astrónomos deberían ser capaces de detectar exomoons en el futuro cercano. La posibilidad ya existe para algunos casos, como los planetas púlsar, pero debido a su rareza, la probabilidad estadística de encontrar un planeta con una luna suficientemente grande es baja. Pero a medida que el equipo continúa mejorando, haciendo que los umbrales de detección sean más bajos para varios métodos, los primeros exomoons deberían aparecer a la vista. Sin duda, los primeros serán grandes. Esto planteará la cuestión de qué tipos de superficies y potencialmente atmósferas pueden tener. A su vez, esto inspiraría más preguntas sobre qué vida puede existir.
Fuente:
La detectabilidad de las lunas de los planetas extrasolares - Karen M. Lewis
