Tecnología láser para encontrar planetas similares a la Tierra

Tecnología láser para encontrar planetas similares a la Tierra





Publicado el 22 junio, 2012 por Felipe Campos | 1 Comentario






Composición del espectro obtenido con LFC (Laser Frequency Comb) sobre el Observatorio de La Silla. Crédito: Thomas Udem/MPQ.

La nueva tecnología conocida como “peine de frecuencias láser”^[1]
ha sido probada con el instrumento HARPS, el buscador de planetas
instalado en el telescopio de 3,6 metros de ESO (el que aparece a mayor
altura en la imagen), en el Observatorio de La Silla, en Chile. El peine
de frecuencias proporciona fuentes de luz de referencia de
extraordinaria estabilidad y tienen el potencial de permitir que HARPS, y
otros instrumentos similares, hagan medidas más precisas de las que se
han podido llevar a cabo hasta ahora. Se espera que esta nueva técnica
se convierta en una herramienta revolucionaria para la comunidad
astronómica y ayude a los astrónomos a encontrar planetas similares a la
Tierra en las zonas habitables alrededor de estrellas cercanas. Los
resultados se presentan en un artículo que apareció el 31 de mayo de
2012 en la revista Nature.

Un equipo de científicos de ESO, el
Instituto Max Planck de Óptica Cuántica (MPQ, Garching, Alemania) y el
Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC, Tenerife, España) –liderados
por Tobias Wilken, un investigador del MPQ- ha utilizado un peine de
frecuencia láser para llevar a cabo unas pruebas de observación con
HARPS. Al utilizar el nuevo peine láser, la precisión que podían
alcanzar las medidas fue mejorada en un factor de, al menos, cuatro, al
compararla con el límite alcanzado al utilizar una tecnología más
antigua de lámparas de cátodo hueco.

Aplicando esta técnica por primera vez
con HARPS, cartografiaron la órbita de un planeta conocido que orbita a
la estrella HD75289. Estas medidas fueron consistentes con resultados
previos, mostrando la fiabilidad de esta herramienta para su uso con la
próxima generación de espectrógrafos.

El peine de frecuencias que se puso a
prueba era un prototipo de un sistema que se está desarrollando a través
de una colaboración entre ESO, MPQ, Menlo Systems GmbH (Alemania), el
IAC y la Universidade Federal do Rio Grande do Norte (Brasil). En un
futuro próximo se instalará en HARPS para operaciones rutinarias.

Varias áreas de investigación
astronómica punteras se beneficiarán de esta técnica innovadora,
principalmente la detección de planetas similares a la Tierra. Uno de
los métodos más exitosos para encontrar planetas alrededor de otras
estrellas es medir los efectos del planeta en el movimiento de la
estrella mirando los pequeños cambios en las líneas espectrales de la
estrella anfitriona debidas al efecto Doppler^[2].
Esos cambios se miden en relación a una fuente de luz de referencia que
debe ser extremadamente estable. El peine de frecuencia láser ofrece
una fuente que es significativamente más estable que ninguna otra
disponible hasta el momento. Esto significa que podrían tomarse medidas
de las velocidades hasta un nivel de tan solo centímetros por segundo.

Si un observador en cualquier
lugar de la galaxia quisiera detectar la presencia de la Tierra
orbitando alrededor del Sol, debería medir, durante un año, el bamboleo
del Sol, hacia delante y hacia atrás, con un equipo lo suficientemente
sensible como para captar los cambios en la velocidad con una amplitud
de, exactamente, 9 centímetros por segundo. Esto significa que el uso
del peine de frecuencias hará posible la detección de planetas similares
a la Tierra en las zonas habitables alrededor de estrellas cercanas por
la técnica de la velocidad radial. Este tipo de planetas están entre los mejores candidatos para albergar vida fuera del Sistema Solar.

Mirando aún más allá, cuando la próxima
generación de telescopios basados en tierra (como el E-ELT, European
Extremely Large Telescope, el Telescopio Europeo Extremadamente Grande),
esté disponible, los peines de frecuencia láser se convertirán en una
herramienta vital para proporcionar medidas directas de la aceleración
de la expansión del Universo.

Notas:
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Un peine de frecuencia láser es una fuente de luz coherente, que emite
un espectro de línea estrecha, cuyas diferencias de frecuencia se
encuentran en el rango de las ondas de radio y son exactamente iguales a
lo largo de todo su espectro en forma de peine. Son tan precisos y
estables como el reloj atómico con el cual se estabilizan. El desarrollo
del primer peine de frecuencia laser se logró por separado por dos
grupos: el de T.W. Hänsch en el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica y
el de J. L. Hall en el United States National Institute of Standards
and Technology. Permitió las medidas de la transición en sistemas
atómicos y moleculares con una precisión sin precedentes. En
reconocimiento a sus logros, T. W. Hänsch y J. L. Hall fueron
galardonados con el Premio Nobel de Física en el año 2005, premio que
compartieron con R.J. Glauber.
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El efecto Doppler es el cambio en la frecuencia de una onda para un
observador que se mueve en relación a la fuente de la onda. Los
espectros astronómicos están compuestos de numerosas líneas espectrales
emitidas por diferentes elementos químicos en frecuencias muy bien
definidas. El efecto Doppler es reconocible porque estas líneas no
siempre están en las frecuencias que se obtienen de los espectros
emitidos por fuentes de luz estáticas. Utilizando esta técnica, es
posible reconstruir las órbitas de los exoplanetas alrededor de
estrellas distantes.

Fuente: ESO
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