Prueban con éxito una nueva tecnología que permitirá el descubrimiento de ‘otras tierras’

Composición del espectro tomado con dos sistemas LFC (Laser Frequency Comb) acoplados al instrumento HARPS instalado en el telescopio 3,6m del Observatorio de La Silla (ESO, Chile). Crédito: ESO/C. Madsen

Un equipo científico liderado por el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, con la participación del Instituto de Astrofísica de Canarias, confirma el alto nivel de precisión de un nuevo sistema de calibración, denominado "peine de frecuencias láser", que puede ser clave para la detección de planetas como la Tierra. El trabajo se publica en la revista Nature Astronomy.

La búsqueda de exoplanetas cada vez está más cerca del objetivo de encontrar un planeta como la Tierra orbitando una estrella como el Sol en su zona de habitabilidad, es decir, a la distancia necesaria, ni demasiado cerca ni demasiado lejos, para que en su superficie pueda existir agua líquida. Un planeta en órbita produce un tirón gravitacional en su estrella que da como resultado un pequeño movimiento que los astrónomos pueden detectar a través de leves cambios en el espectro de la estrella. Está técnica se conoce como método de velocidad radial y permitió el descubrimiento del primer exoplaneta orbitando una estrella parecida al Sol, cuyos autores han sido galardonados recientemente por el premio Nobel de Física de 2019.

Para medir estas minúsculas variaciones en el espectro de las estrellas anfitrionas, los astrónomos necesitan de espectrógrafos de la más alta precisión. El Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ha participado en un nuevo trabajo, liderado por el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, que avala una tecnología que puede ser clave para descubrir planetas como la Tierra. El equipo ha probado un sistema de calibración denominado "peine de frecuencias láser", una técnica que recibió el premio Nobel de Física de 2005, demostrando una precisión a corto plazo sin precedentes.

"Hasta la fecha, se ha demostrado, en escalas de tiempo más largas, del orden de años, una precisión de aproximadamente 80 centímetros por segundo, usando otros medios de calibración, pero todavía insuficiente para el descubrimiento de un gemelo de la Tierra", comenta Jonay González Hernández, investigador Ramón y Cajal del IAC y coautor del artículo. "En este estudio, hemos demostrado una precisión a corto plazo, del orden de horas, de un centímetro por segundo", añade, "lo que abre la posibilidad de encontrar planetas habitables como la Tierra orbitando estrellas como el Sol, pero aún debemos demostrar esta precisión a largo plazo".

"Uno de los tests que hemos llevado a cabo es la observación de la luz del Sol reflejada en Ceres, planeta enano del Sistema Solar", indica Borja Toledo Padrón, estudiante de doctorado Severo Ochoa-LaCaixa del IAC y coautor de la investigación. "A pesar de muchos efectos que conocemos en este planeta enano, hemos podido medir la velocidad absoluta con una precisión de 3 metros por segundo; esto demuestra la precisión de este sistema de calibración", concluye.

Para realizar este trabajo, en el que también han participado los investigadores del IAC Rafael Rebolo y Alejandro Suárez Mascareño, ha sido necesario comparar dos sistemas LFC (acrónimo de Laser Frequency Comb) acoplados al instrumento HARPS que opera en el telescopio de 3,6 m del Observatorio Europeo Austral (ESO) en el Observatorio La Silla en Chile. La campaña ha confirmado la alta estabilidad y precisión del sistema LFC, lo que revela su verdadero potencial para la espectroscopía astronómica de mayor sensibilidad y proporciona una herramienta ideal para la búsqueda de exoplanetas similares a la Tierra.

Artículo: Probst, R.A., Milaković, D., Toledo-Padrón, B. et al. "A crucial test for astronomical spectrograph calibration with frequency combs", Nature Astronomy, February 10, 2020. DOI: 10.1038/s41550-020-1010-x

Más información:
Nota de prensa (05/2012) Tecnología de vanguardia para encontrar 'otras Tierras' fuera del Sistema Solar

Contacto:
Jonay González, investigador del IAC: jonay [at] iac.es
Borja Toledo, investigador del IAC: btoledo [at] iac.es

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