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Primer Taller Nacional de Astrofísica Planetaria

Esta semana se ha celebrado el Primer Taller Nacional de Astrofísica Planetaria en Monterrey (http://tasp.fcfm.uanl.mx/), unas jornadas donde la comunidad nacional se ha dedicado al debate científico sobre los cada vez más frecuentes descubrimientos de planetas alrededor de otras estrellas distintas al Sol (ya se conocen más de 860 exoplanetas, lo que se ha conseguido en apenas 2 décadas; ver The Extrasolar Planets Encyclopaedia: exoplanet.eu). Su descubrimiento y caracterización nos ayuda a entender mejor la formación y evolución de nuestro sistema solar. Algunas charlas se han dedicado a describir algunas misiones enfocadas al estudio de los planetas y lunas de nuestro sistema y a discutir el origen de la vida. Otras trataron acerca de modelos para representar los discos circumestelares. Y un número de ellas describieron algunos programas de búsqueda de planetas y caracterización de las estrellas que los albergan. En dicho taller han participado algunos investigadores y estudiantes del INAOE, entre ellos Carlos del Burgo, que es ponente invitado y ha presentado este Lunes 4 de Marzo el proyecto PHASES (Planet Hunting and AsteroSeismology Explorer Spectrophotometer) que él lidera. También ha participado en una mesa redonda junto a algunos de los conferenciantes y el representante de la agencia espacial mexicana.

PHASES (ver figura izquierda de la cabecera), al igual que el instrumento STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) del telescopio espacial Hubble, está pensado para obtener espectros calibrados en flujo absoluto. La precisión en flujo que alcanzaría PHASES es mejor que el 2% (ver figura derecha de la cabecera). El espectrógrafo que incluye está diseñado para cubrir el rango de longitud de onda entre 370 y 960 nm (1 nm -nanómetro- es una milésima de la millonésima parte de un metro; nótese que el rango espectral que ve o detecta el ojo humano, el visible, va de 380 a 780 nm) con resolución espectral suficiente para determinar las propiedades físicas de las estrellas que se observen con gran precisión. A partir del espectro calibrado en flujo absoluto de la estrella se puede determinar su diámetro angular. Entonces, para aquellas de distancia conocida (ya sea determinada con el satélite Hipparcos, o en el futuro su "sucesor" Gaia) se podría obtener los radios estelares con una excelente precisión (~1%). En el contexto de exoplanetas, tanto mejor se conocen las propiedades de la estrella huésped, tanto mejor se pueden extraer las del planeta o planetas que la orbitan. Para las estrellas brillantes con planeta/s en tránsito (es decir, aquellas en las que el planeta cruza el disco de la estrella desde el punto de vista del observador) PHASES permitiría también derivar las curvas de luz (intensidad -en un cierto rango espectral- en función del tiempo) a partir de la correspondiente serie temporal de espectros obtenidos antes, durante y después del tránsito. La profundidad de una curva de luz está relacionada con el cociente de áreas (y, por lo tanto, el cuadrado de los radios) del planeta y la estrella huésped, de manera que se podría también determinar el radio del planeta con una gran precisión (~1%). Para cualquier estrella brillante en general PHASES ofrece la posibilidad de determinar sus propiedades con una excepcional precisión de una manera rápida y eficiente.

La atmósfera terrestre, fundamental para proteger la vida en la superficie de la Tierra de los rayos ultravioleta, introduce un ruido en las observaciones. Para minimizar ese ruido PHASES ha de lanzarse al espacio, donde el contraste, o lo que los astrofísicos llaman relación señal-ruido, aumenta entre 100 y 1000 veces con respecto a la observación del mismo objeto desde tierra. Gracias a una instrumentación compacta y de poco peso, PHASES se puede albergar en un microsatélite, que habría de situarse en una órbita baja (LEO) heliosíncrona. Además, se podrían hacer observaciones de estrellas durante largos periodos de tiempo sin depender de las condiciones climatológicas (p.e.: presencia de nubes) ni estar limitados por el ciclo noche-día que afecta a los telescopios en tierra.

Nos comenta Carlos que PHASES es un proyecto que se ha desarrollado hasta ahora con poco más apoyo económico que el correspondiente a una beca para hacer una tesis doctoral sobre el diseño optomecánico del instrumento. No obstante, ya se ha publicado el diseño óptico preliminar en una revista arbitrada, hay dos memorias en congresos internacionales en prensa, se han presentado con éxito tres tesis de maestria y una "internship" relacionadas con el proyecto, además de la mencionada tesis doctoral, que incluye pruebas de laboratorio del desempeño de los espejos frente a cambios de temperatura (ver figura central de la cabecera donde se muestra un espejo pequeño de prueba). PHASES permitiría la iteracción entre un grupo multidisciplinar de astrofísicos e ingenieros para desarrollar una misión de bajo coste con un alto retorno científico que puede además contribuir al desarrollo del sector espacial del país.

Publicaciones sobre PHASES: - del Burgo C., Allende Prieto C., Peacocke T. 2010, JINST, 5, 1006: "PHASES: a concept for a satellite-borne ultra-precise spectrophotometer" - del Burgo C., Vather V., Allende Prieto C., Murphy N., Memorias del congreso "New Quests in Stellar Astrophysics", P. Vallarta, México, Marzo 12-16, 2012, eds.: M. Chavez, E. Bertone, O. Vega, V. de la Luz, Astronomical Society of the Pacific Conference Series, en prensa: "PHASES: A Project to perform Absolute Spectrophotometry from Space" - del Burgo C., Vather D., Murphy N., Memorias del congreso "Hot Planets and Cool Stars", Munich, Alemania, Noviembre 12-16, 2012, eds.: R. Saglia et al., EPJ Web of Conferences Proceedings, en prensa: "PHASES: opto-mechanical solutions to perform absolute spectrophotometry from space"