Detección de exo-montañas o Himalayas espaciales

Monte Everest en el Himalaya
Luego de varias décadas de exploración espacial, y en particular del Sistema Solar, está claro que los cuerpos rocosos exhiben una gran variedad de topografías. De hecho, se han observado (y en algunos casos explorado) cadenas montañosas, volcanes, valles, glaciares y cráteres de otros planetas y lunas del Sistema Solar. Por lo tanto, hemos de esperar que también exista una amplia gama de relieves en los exoplanetas y las exolunas alrededor de otras estrellas. Además, con el aumento del tamaño y de la resolución de los telescopios, no sólo se podrán detectar nuevos exoplanetas sino que también se los podrá caracterizar. De ese modo que será posible obtener información acerca de sus atmósferas y de sus superficies. Basándose en estas consideraciones, McTier & Kipping (2018) se propusieron estudiar si en las próximas décadas será posible detectar este tipo de relieves, llamados exotopografías.

La idea es relativamente simple y elegante. Consideremos una estrella alrededor de la cual orbita un planeta cuya superficie es rocosa y de la cual sobresale una mega-montaña o exo-Everest(?). Además, supongamos que este planeta se encuentra en la línea de visión Tierra-estrella de modo tal que ocurren tránsitos planetarios periódicamente. Durante el tránsito planetario, la luminosidad de la estrella disminuye debido a la ocultación de una porción de la estrella por el planeta. En esta entrada explico brevemente las diferentes técnicas para detectar un exoplaneta. Si el planeta fuese perfectamente esférico (léase sin montañas), en la curva de luz se vería una disminución del flujo estelar y luego un aumento del flujo al finalizar el tránsito. Sin embargo, en presencia de un exo-Everest y suponiendo que el planeta orbita lo suficientemente rápido como para que la montaña aparezca y desaparezca del perfil de planeta, habrá una señal suplementaria. Pueden ver esto en la figura acá abajo dónde hay una disminución (llamada ∂_block) causada por la aparición del exo-Everest en el perfil (o silueta) del planeta durante el tránsito.


Modelo simple donde se ve cómo un exo-Himalaya
afectaría la curva de luz de un exoplaneta.
Eje vertical = flujo, eje horizontal = tiempo.
(Las magnitudes de la curva están exageradas a propósito
y se supone que el exoplaneta gira durante el tránsito)

Lo interesante de este trabajo es que aplican este análisis a cuerpos del Sistema Solar y definen un factor de "abultamiento" debido al efecto del relieve en las curvas de luz. Por ejemplo, lo aplican a un planeta como Marte pasando delante de una enana blanca. Marte es particularmente interesante ya que tiene ¡el volcán más alto del Sistema Solar! Los autores de este estudio estiman que, si este tipo de eventos ocurren en un 10% de los tránsitos exoplanetarios, entonces los futuros telescopios Colossus de 74m y el Overwhelmingly Large Telescope (OWL) de 100m serán capaces de detectar exotopografías. Según sus cálculos, usando menos de 20h de tiempo de telescopio, será posible "observar" exo-Himalayas en exoplanetas rocosos con períodos orbitales de menos de 10h (muuuy cerquita de la estrella). Si quieren más detalles no duden en leer el artículo en inglés disponible en arXiv. Será una tarea ardua pero no imposible :-)

¡Saludos montañeros!

Foto mosaico del Himalaya tomada en 2004 desde la Estación Espacial Internacional (ISS)
Se ven las cimas del Makalu y del Everest.

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