El nuevo instrumento de la NASA para "pesar" exoplanetas

Probablemente alguna vez te lo hayas planteado: ¿cómo se mide la masa de los planetas? ¿y del Sol? El peso de la Tierra, en concreto, lo conocemos desde 1798, cuando el físico Henry Cavendish lo calculó mediante el experimento de la balanza de torsión o Experimento de Cavendish, gracias al cual pudo calcular implícitamente la constante gravitacional G y usarla para calcular de forma aproximada el peso del globo terráqueo, logrando una aproximación excepcional para los medios con los que contaba en aquella época.

Calcular el peso de la Tierra, pues, es relativamente sencillo gracias a la ley de Kepler. Pero no lo es tanto si el objetivo es un exoplaneta (planeta que no pertenece al Sistema Solar), que están a años luz de distancia (el más cercano es Próxima b, un planeta algo más grande que la Tierra y que está situado en Próxima Centauri, a unos 4,2 años luz).

No es viable enviar sondas que realicen experimentos para calcular empíricamente su gravedad, por lo que los científicos usan leyes como la de la conservación del momento, pero para eso necesitamos conocer la masa de la estrella sobre la que orbita*; esto a su vez se estima gracias al color de la estrella: el brillo y color de una estrella nos dan información aproximada de su densidad. Parece sencillo, pero en realidad se usan complejos métodos e instrumentos.

La masa de los cuerpos celestes se aproxima mediante el principio de Kepler, conociendo el peso de la estrella sobre la que orbitan

Ahora, la NASA ha desarrollado un instrumento capaz de aproximar el peso de exoplanetas con una precisión hasta tres veces mayor que cualquier otro instrumento. Eso sí, el principio sobre el que funciona es el mismo. Se trata de NEID, un instrumento construido de forma conjunta por la NASA y la Fundación Nacional para la Ciencia, dos organizaciones gubernamentales de Estados Unidos.

Telescopio Wiyn, en el que se ha instalado el nuevo instrumento NEID

NEID, este nuevo instrumento, no necesitará ir al espacio, ni siquiera. Las mediciones las hará desde el telescopio WIYN de 3,5 metros situado en el Observatorio Nacional de Kitt Peak, situado en Arizona. En este mismo telescopio se estudia y descubren nuevos exoplanetas mediante el método ampliamente conocido como velocidad radial, por el cual se descubren planetas gracias a que el tono de las estrellas en las que orbita cambia cuando el exoplaneta pasa entre su estrella y la Tierra.

NEID, el nuevo instrumento para confirmar la existencia de exoplanetas y medir su masa

La primera observación que realizó el nuevo instrumento NEID fue la estrella Helvetios, la primera estrella descubierta parecida al Sol que hospede un exoplenta, descubierta en 1995.

Este nuevo instrumento, en concreto, funciona teniendo en cuenta que los planetas no solo se ven afectados por las estrellas sobre las que orbitan, sino también de la forma opuesta: la órbita de las estrellas también se ve afectada por la masa y fuerza gravitacioal de los planetas que hospeda. Esto permite que se pueda medir el "temblor" producido por una estrella. Este "temblor" es el cambio de velocidad de una estrella producido por el resultado de la fuerza ejercida por los planetas sobre sus estrellas.

Gracias a este nueva instrumentación, seremos capaces de entender mejor aquellos planetas que están fuera del Sistema Solar

Conociendo este temblor, se puede conocer la masa de los planetas que orbitan sobre esa estrella. Y es que, como podemos imaginar, ese temblor es directamente proporcional a la masa de ambos cuerpos. Hasta ahora, los instrumentos permitían medir órbitas tan bajas como 3,5 kilómetros por hora; NEID, en cambio, es capaz de detectar órbitas incluso más bajas, de hasta 0,96 kilómetros por hora.

La velocidad es proporcional a la masa de un planeta en órbita, así como a la masa de la estrella y la distancia entre esos dos objetos [...] NEID iene el potencial de detectar y estudiar planetas rocosos alrededor de estrellas más pequeñas que el Sol

Por ejemplo, se sabe que la Tierra causa sobre el Sol un cambio en su velocidad de unos 0,1 metro por segundo, mientras que Júpiter causa sobre nuestra estrella una variación de unos 13 metros por segundo. Este tipo de información es la que se usará para calcular la masa de esos exoplanetas, en concreto.

NEID no solo estudiará la masa de exoplanetas, además de poder averiguar cuál es la composición aproximada de esos planetas, sino que también confirmará la existencia de aquellos descubiertos por el Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS por su nombre en inglés), el telescopio espacial de la NASA lanzado en abril de 2018 y usado como sustituto de Kepler para descubrir nuevos exoplanetas, teniendo un área de alcance hasta 400 veces mayor que él. Potencialmente, NEID también será usado para descubrir planetas tan pequeños como la Tierra con órbitas tan pequeñas como la nuestra que estén hospedados en "soles" como los nuestros, planetas potencialmente en la zona habitable.