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Un nuevo instrumento en el Observatorio Kekck de Hawái está preparado y listo para buscar y caracterizar cientos e incluso miles de pequeños mundos habitables en el espacio.
Más de 5.000 exoplanetas, o planetas que orbitan estrellas más allá de nuestro sol, han sido detectados en los últimos 30 años, pero la búsqueda de pequeños planetas similares a la Tierra, los más prometedores en la búsqueda de vida extraterrestre, se ha visto limitada debido a los minúsculos efectos que estos planetas tienen sobre sus estrellas anfitrionas, lo que complica su observación.
Eso pronto cambiará ya que el instrumento Keck Planet Finder (KPF) dirigido por Caltech en el Observatorio WM Keck en Hawái está preparado para detectar los exoplanetas más pequeños que faltan.
El instrumento, que utiliza el método de "bamboleo" o velocidad radial de búsqueda de planetas, logró la llamada primera luz el 9 de noviembre de 2022, lo que significa que capturó sus primeros datos del cielo, en este caso del planeta Júpiter. Si bien KPF observará estrellas de forma rutinaria, el equipo de KPF eligió celebrar las capacidades de búsqueda de planetas de KPF observando directamente a Júpiter en nuestro propio sistema solar.
"El advenimiento de KPF marca un importante y emocionante paso adelante en nuestra capacidad de avanzar en la búsqueda para encontrar eventualmente planetas habitables similares a la Tierra alrededor de otras estrellas", dice en un comunicado Hilton Lewis, director del Observatorio Keck. "Hemos estado esperando la llegada de KPF durante casi una década y estamos encantados de poder llevar nuestro ya exitoso programa de descubrimiento de exoplanetas al siguiente nivel".
KPF detecta planetas buscando los movimientos periódicos de sus estrellas anfitrionas causados por los planetas a medida que orbitan alrededor y "tiran" gravitacionalmente de las estrellas. Cuando las estrellas se mueven de un lado a otro, o se tambalean, su luz se desplaza de la misma manera que el sonido de una sirena cambia de frecuencia dependiendo de si el ruido se aleja o se acerca a ti, lo que se conoce como desplazamiento Doppler.
KPF detectará planetas buscando este bamboleo estelar en los espectros de las estrellas (un espectro muestra las diferentes frecuencias de luz de una estrella). Cuanto menos masivo es el planeta, menor es el bamboleo que se produce.
"Las estrellas que son más frías que nuestro sol tienen zonas habitables que se encuentran más cerca de la estrella", explica Andrew Howard , investigador principal de KPF y profesor de astronomía en Caltech.
"Cualquier planeta similar a la Tierra en esta zona estaría acurrucado cerca de sus estrellas como si fuera una fogata. Continuaremos ajustando y refinando KPF para detectar oscilaciones aún más débiles, con el objetivo de tener la sensibilidad para detectar planetas con la masa de la Tierra que orbitan estrellas como nuestro sol, los verdaderos análogos de la Tierra".
Además de descubrir nuevos planetas, el instrumento determinará las composiciones de hasta miles de planetas conocidos y resolverá misterios sobre la sorprendente diversidad de sistemas planetarios identificados hasta ahora.
"KPF será mucho más preciso que nuestras herramientas actuales, lo que permitirá una ciencia más rica a través de mejores mediciones de las masas, órbitas y composiciones de los planetas más pequeños", dice Howard. "También será más rápido, por lo que podemos medir las masas de los planetas en mucho menos tiempo que antes. Esto significa que podemos estudiar más planetas".
Otro dispositivo que mejorará la comprensión de los científicos sobre las señales falsas se llama Solar Calibrator, o SoCal para abreviar. El pequeño dispositivo se encuentra en un recinto en el techo del Observatorio Keck y rastrea nuestro sol. Debido a que la turbulencia y las manchas solares de una estrella también pueden emitir señales anómalas de cambio Doppler, el equipo de KPF está rastreando el sol para comprender mejor el ruido y corregirlo en sus datos.
"El sol tiene respuestas", dice Ryan Rubenzahl, un estudiante graduado de Caltech que trabaja en KPF en el grupo de Howard, cuya tesis doctoral se centrará en parte en SoCal. "Es la única estrella en el universo para la que conocemos cada uno de sus planetas en órbita, y sabemos dónde está cada mancha solar y qué hace el campo magnético del sol en todo momento. Entonces, si rastreamos el sol con KPF, podemos reste las señales del planeta y mire lo que queda para estudiar cómo las manchas solares y otras características del sol crean cambios Doppler falsos".
Después de que KPF termine su fase de puesta en marcha en la primavera, estará listo para buscar planetas. Uno de los proyectos que más entusiasma a Howard es la búsqueda de los llamados planetas de período ultracorto. Estos son planetas rocosos del tamaño de la Tierra que giran alrededor de sus estrellas en menos de un día.
"Queremos hacer un censo de nuestras estrellas más cercanas y encontrar los planetas más pequeños que no hemos podido ver hasta ahora. Queremos saber los nombres, direcciones y características de los planetas que son vecinos de nuestra Tierra", señala Howard.
KPF también será ideal para estudiar planetas con órbitas inusuales. "Estamos realmente interesados en aprender acerca de los planetas con órbitas extrañas, como las que giran alrededor de los polos de la estrella en lugar del ecuador o incluso las estrellas que tienen órbitas hacia atrás", concluye Rubenzahl.