Un mundo tenue junto a una estrella deslumbrante

Un exoplaneta es un planeta que orbita una estrella distinta del Sol. La estrella más cercana después del Sol, Proxima Centauri, está a unos 4,24 años luz de distancia, por lo que todos los exoplanetas están mucho más lejos que cualquier lugar visitado por una nave espacial. Todo lo que sabemos sobre ellos proviene de la luz que ha viajado durante años.

¿Por qué no simplemente fotografiarlos? Un planeta no emite luz propia significativa en colores visibles. Solo brilla reflejando la luz de su estrella, y solo refleja una pequeña fracción de ella.

Una estimación aproximada del contraste (brillo del planeta dividido por el brillo de la estrella) es

contrast ≈ (Rp / 2a)² × albedo

donde Rp es el radio del planeta, a es su distancia a la estrella y el albedo es la fracción de luz que refleja. Para un planeta similar a la Tierra a 1 UA alrededor de una estrella similar al Sol, el resultado es aproximadamente 10⁻¹⁰: la estrella es unas diez mil veces más brillante que el planeta. Para Júpiter a 5,2 UA es aproximadamente 10⁻⁹, un millón de veces. Esto es solo para la luz visible reflejada.

El planeta también está muy cerca de su estrella en el cielo. A una distancia de 1 parsec (3,26 años luz), 1 UA parece 1 segundo de arco, por lo que el ángulo en segundos de arco es θ = a (en UA) ÷ d (en parsecs). Desde 10 parsecs, una órbita similar a la de la Tierra a 1 UA tiene solo 0,1 segundos de arco de ancho. La órbita de Júpiter vista desde 30 años luz (9,2 parsecs) tiene un radio de 5,2 ÷ 9,2 ≈ 0,57 segundos de arco. Un deslumbramiento diez mil veces más brillante que el planeta, a 0,1 segundos de arco de distancia, es algo muy difícil de ver.

Dos cosas facilitan el trabajo. Primero, los planetas que son jóvenes, calientes, gigantes y lejanos de su estrella brillan con su propio calor, principalmente en el infrarrojo, por lo que su contraste es mucho mejor que 10⁻⁹. Los cuatro gigantes del sistema HR 8799, fotografiados en 2008 y después, son el ejemplo clásico. Segundo, un coronógrafo es una pequeña máscara dentro de un telescopio que bloquea la luz de la estrella antes de que llegue al detector. Un parasol estelar es la misma idea en el espacio: una gran pantalla que vuela muy por delante del telescopio. Una máscara demasiado grande oculta también al planeta, por lo que el planeta debe estar lo suficientemente lejos de la estrella para quedar fuera de ella.