Construïm la Catalunya independent

La majoria dels 500 exoplanetes (o planetes que orbiten altres estels diferents del Sol) coneguts actualment s’han detectat amb el mètode de velocitats radials. Però també n’hi ha molts que es detecten amb el mètode dels trànsits, que són eclipsis de l’estel per part del planeta que hi passa per davant a cada òrbita, tapant una petita part de la llum estel·lar. Els trànsits només es produeixen quan la inclinació del pla de l’òrbita del planeta respecte la nostra línia de visual cap a l’estel és molt petita, permetent que el planeta oculti el seu estel. Només una petita fracció dels exoplanetes tenen el pla orbital orientat adequadament per produir trànsits, i gairebé tots ells són molt propers al seu estel, car pels més llunyans és molt més improbable que el planeta passi just per davant del seu estel.

  Com que tots els estels es veuen com un punt de llum al cel inclús amb els telescopis més potents, no podem veure directament la imatge del planeta ocultant el disc del seu estel, però sí que podem observar la disminució de brillantor total. Els planetes són en general de tamany molt més petit que els estels, i per tant la fracció de la superfície estel·lar que oculten en un d’aquests trànsits és molt petita, però suficient per a ser detectada amb els instruments moderns a partir de la baixada en intensitat de llum total. Podem obtenir el que se’n diu una “corba de llum” del trànsit, a partir de diverses observacions de la brillantor durant el trànsit. El percentatge pel qual disminueix la brillantor ens diu la fracció de l’estel que queda tapat, i per tant, el radi del planeta comparat amb el del seu estel.

En el cas del planeta GJ1214b, la intensitat de llum disminueix un 1.4%
durant el trànsit, tal com mostra la imatge. Això implica que el
planeta té un radi igual a 0.12 vegades el radi del seu estel. En el cas
d’aquest planeta també s’ha intentat recentment detectar la llum que
passa just per la vora del planeta, a través de la seva atmosfera, per
intentar deduir la composició atmosfèrica mitjançant les
característiques de l’absorció de llum que es produeix.

A part d’això, també hem mesurat la velocitat a la que es mou l’estel degut al moviment orbital del planeta al voltant seu, i això ens dóna la massa del planeta: és de 0.00011 vegades la massa del seu estel. Per altra banda, coneixem molt bé la massa i radi de l’estel GJ1214 a partir de les observacions del seu espectre de llum i els models d’estructura estel·lar: té una massa de 0.157 vegades la del Sol, i un radi de 0.21 vegades el radi solar. Això fa de GJ1214 una de les estrelles més comunes de la nostra galàxia: un astre petit, roig i molt poc lluminós comparat amb el Sol que, malgrat ser en el nostre veïnatge galàctic a 40 anys-llum de distància, només el podem veure en el cel amb un telescopi.

  Aquestes mesures ens diuen la massa i el radi del nostre exoplaneta: GJ1214 té una massa 6 vegades superior a la de la Terra, i un radi igual a 2.7 cops el de la Terra. Només a partir d’aquestes dades ja podem deduir una propietat important del planeta que ens informa de la seva composició: la seva densitat promig. La Terra, per exemple, té una densitat promig de 5.5 grams per centímetre cúbic, la qual correspon al material sòlid ric en ferro i lava que constitueix la major part de l’interior terrestre. El planeta GJ1214b, en canvi, té una densitat tres vegades inferior, d’uns 1.6 grams per centímetre cúbic.

 Si el planeta GJ1214b tingués una composició similar a la Terra, hauria de tenir una densitat promig molt més alta. La densitat que s’obté de la mesura del radi a partir dels trànsits implica que aquest planeta no pot ser majorment rocós com la Terra, sinó que ha de posseir una gran atmosfera d’hidrogen al voltant d’un nucli més dens (igual que Urà o Neptú en el nostre sistema solar), o bé ha d’estar compost majorment per aigua, també amb una gran atmosfera massiva de vapor d’aigua. En ambdós casos, la superfície del planeta al fons de l’atmosfera no seria sòlida com a la Terra, sinó en forma de plasma a una elevadíssima pressió i temperatura, degut a l’enorme massa de l’atmosfera.

  El planeta GJ1214b és tant a prop del seu estel (70 vegades més proper que la Terra del Sol) que, malgrat que l’estel és poc lluminós, la part alta de l’atmosfera s’hauria d’escalfar fins a uns 500 graus. El planeta gira al voltant de l’estel amb només un dia i mig! El seu “any” és realment molt curt.

 Pels planetes com GJ1214b amb un trànsit força pronunciat, es pot intentar observar amb els telescopis més potents de què disposem si, durant el trànsit, s’observa algun senyal de la llum que ha travessat l’atmosfera planetària, en la qual hi hauria de quedar algun rastre de l’absorció produïda pels gasos atmosfèrics que ens poden donar pistes sobre la composició. Del resultat obtingut recentment en parlaré en un proper apunt.