A lo largo de la historia, la humanidad se ha cuestionado sobre la existencia de otros mundos y la posibilidad de que exoplanetas puedan albergar vida. Además, el debate sobre la presencia de otros sistemas solares y su potencial habitabilidad ha sido constante. En las últimas dos décadas, los avances científicos han permitido ¿Existirá vida en otros planetas?
Hack an Exoplanet es un proyecto de astronomía basado en la indagación sobre planetas fuera del Sistema Solar. Al completar este conjunto de actividades, los estudiantes de secundaria tuvieron la oportunidad de analizar datos reales de satélites recopilados por Cheops y explorar estos misteriosos mundos alienígenas. Esta actividad estuvo recomendada para equipos de estudiantes de entre 14 y 19 años. El satélite Cheops (CHaracterising ExOPlanet Satellite) de la ESA Agencia Espacial Europea es una misión dedicada al estudio detallado de exoplanetas conocidos.
Su objetivo es observar estos mundos y caracterizarlos analizando la disminución de la luz estelar causada por su tránsito frente a sus estrellas anfitrionas. Cheops ha observado múltiples exoplanetas, incluidos KELT-3b y TOI-560c en enero de 2023, y más recientemente el sistema de exoplanetas K2-141b y K2-141c. KELT-3b fue observado el 22 de enero a las 23:20 CET y TOI-560c el 23 de enero a las 13:12 CET. El sistema K2-141 fue observado en septiembre de 2023. Los datos recopilados por Cheops están disponibles para fines educativos a través de las actividades de Hack an Exoplanet. Se necesito la ayuda de los estudiantes para investigar y analizar estos misteriosos mundos utilizando datos reales obtenidos por el satélite Cheops.
La gran diversidad de exoplanetas descubiertos se hace evidente al estudiar tanto los gigantes gaseosos que orbitan cerca de sus estrellas anfitrionas como la abundancia de planetas rocosos en órbitas interiores. Actualmente, existen diversos métodos para la detección de exoplanetas, entre ellos: mediciones Doppler, observaciones de tránsito (como en este estudio), microlentes gravitacionales, astrometría e imágenes directas. En general, estas técnicas se complementan entre sí y su eficacia ha sido potenciada por los avances tecnológicos. No obstante, cada una presenta limitaciones inherentes. Por ejemplo, el método de detección influye en el tipo de sistemas exoplanetarios que podemos observar, restringiendo el espacio de parámetros accesible. Por otro lado, este documento presenta los resultados obtenidos en la actividad propuesta por la sección de educación de la Agencia Espacial Europea (ESA), titulada Hackea un Exoplaneta. En esta iniciativa, los estudiantes participantes caracterizaron el exoplaneta TOI-560c utilizando datos reales recopilados por el satélite CHEOPS (CHaracterising ExOPlanet Satellite) de la ESA. El objetivo de la actividad fue analizar la posible habitabilidad de este mundo extraterrestre y reflexionar sobre la posibilidad, en un futuro, de que la humanidad pueda explorar o incluso abandonar la Tierra.
Exoplanetas y como se estudian
Los exoplanetas, también conocidos como planetas extrasolares, son cuerpos celestes que orbitan estrellas distintas a nuestro Sol. Estos fascinantes mundos más allá de nuestro sistema solar han despertado un gran interés en la comunidad científica, ya que su estudio permite comprender mejor la diversidad planetaria y evaluar su potencial para albergar vida. En las últimas décadas, el campo de investigación de los exoplanetas ha avanzado rápidamente gracias a la combinación de nuevas tecnologías y métodos de detección innovadores. Uno de los enfoques más utilizados para la detección de exoplanetas es el método de velocidad radial. Este método se basa en la medición de pequeñas variaciones en la velocidad de una estrella causadas por la atracción gravitacional de un planeta en órbita. Analizando estos cambios, los astrónomos pueden inferir la presencia y características básicas de los exoplanetas.
Tras la detección de un exoplaneta, los científicos se enfocan en su caracterización, una de las áreas más emocionantes de la investigación actual. Mediante técnicas espectroscópicas, es posible analizar la luz que atraviesa la atmósfera de un exoplaneta durante un tránsito y determinar su composición química. Esto proporciona información clave sobre sus condiciones atmosféricas y la posible presencia de moléculas asociadas con la vida.
Para llevar a cabo estos estudios, se han desarrollado observatorios tanto terrestres como espaciales. Telescopios como el Hubble y el recientemente lanzado Telescopio Espacial James Webb han permitido realizar observaciones de alta precisión en diferentes longitudes de onda. Además, misiones especializadas como Kepler, TESS y CHEOPS han ampliado significativamente nuestro conocimiento sobre los exoplanetas, proporcionando datos fundamentales para futuras investigaciones.
The Cheops Satellite
Desarrollo de la actividad
El 3 de mayo, de 1:00 p. m. a 6:00 p. m., se llevó a cabo en la Institución Educativa Marcelino Champagnat de Armenia, Quindío, Colombia, la actividad “Hackea un exoplaneta”, propuesta por la Agencia Espacial Europea (ESA). Esta iniciativa se enmarcó dentro de las estrategias del grupo Kepler4 para fortalecer la divulgación, la alfabetización científica y la investigación aplicada en astronomía, astrofísica y ciencias del espacio, alineadas con sus objetivos para el año 2022. El grupo Kepler4, fundado y dirigido por el ingeniero electrónico Jairo Andrés Acevedo, quien además es docente de física en la institución, está conformado por estudiantes del plantel que reciben formación especializada en astronomía y astrofísica. Su preparación está orientada a la participación en la Olimpiada Colombiana de Astronomía, Astrofísica y Astronáutica, además del desarrollo de proyectos de investigación experimental en estas áreas.
Entre los logros alcanzados por Kepler4, destaca la clasificación de un estudiante para representar a Colombia en la Olimpiada Latinoamericana de Astronomía y Astronáutica 2022, celebrada en Ciudad de Panamá. Asimismo, el grupo ha impulsado diversas actividades de divulgación científica, entre ellas, la mencionada iniciativa “Hackea un exoplaneta”, que es el eje central del presente documento.
ESA education
Resultados: Habitabilidad de TOI-560c
Un factor importante para considerar si un planeta en habitable es su termperatura. Esto se puede estudiar tomando en cuenta la distancia a su estrella anfitriona, en donde el agua permaence en etado liquido en la superficie del planeta, al cual se le llama: zona de habitabilidad. El agua es un componente vital para el desarrollo de la vida como la conocemos. Si el planeta esta muy lejos de su estrella anfitriona el agua parmace en estado solido por congelacion, y si esta muy cerca el agua podria estar en estado gaseoso. En este contexto de aplicación, TOI-560c tiene un período orbital menor que Mercurio, el cual es el planeta más cercano al sol. Como afirma Zhu [1], los planetas entre 1 y 4R⊕ se encuentran con frecuencia en órbitas cercanas alrededor de estrellas similares al Sol. Es poco probable que TOI-560c albergue vida, ya que esta muy cerca a su estrella anfitriona. Lo anterior, trae como resultado altos niveles de radiación debido a esta cercania de su estrella. Debido a esto, la temperatura de TOI-560c es de 498± 15K la cual es muy alta y tendría consecuencias significativas para el desarrollo de la vida como la conocemos.
En resumen, debido a las condiciones extremas, como la alta temperatura y la falta de agua líquida, sería altamente improbable que la vida basada en carbono y compuestos orgánicos pudiera existir en el exoplaneta TOI 560c. A estas altas temperaturas el planeta presentaria:
visita la página informativa de la nasa para exoplanetas
Diagrama que presenta el tamaño y la temperatura de los planetas frente a la distancia a su estrella anfitriona.
Para la vida como la conocemos, basada en el carbono el prinicpial factor de inabitabilidad es la alta radiacion, asociada a una alta temperatura. La radiación de la estrella y otras formas de radiación electromagnética podrían ser mucho más intensas, teniendo presente que la vida conocida es a base de agua, lo que tendría un impacto en la composición química del planeta. En este contexto de aplicación, el concepto de habitabilidad según propone Charnonnel et al , no depende solamente de la temperatura efectiva de la entrella anfitriona, sino de ubicación relativa dentro de zona habitable, con influiencia directa de parametros interestelares intrinsecos, interacciones mareomotrices, mageniticas y atmosfericas.
Actividades de la Hackaton
Despues de la convocatoria, se inscribieron y participaron 17 estudiantes. Una vez seleccionada la población, el dia del evento se dividieron en equipos de 3 estudiantes, los cuales tomaron un tiempo para desarrollar cada una de las activiades propuestas. De esta manera, durante la actividad iban consignando en una bitacora o guia los reultados, hipotesis y conclusiones obtenidas.
Ademas del estudio del exoplaneta TOI 560c, se seleccionaron varias de las actividades propuestas en la pagina de la EESA: 1) Osos espaciales “experimenta con tardigrados” 2) El poder de la luz del sol “la energia solar en exploracion espacial”. 3) Exoplanetas en movimiento “construye tu propio sistema exoplanetario” Ademas, el grupo kepler4 propusto otras actividades adicionales como: 1) Estudio y observacion de manchas solares mediante el uso de un telescopio reflector Celestron Omni XLT 150 y filtro solar Thousand Oaks Optical. Ademas, cada actividad se ubico en un salon distinto, y se le denomino SICA, o sitio de creacion de actividad haciendo alusion a la dinamica donde cada grupo de estudiantes planean yna seria de metas que fueran realizables. En la siguiente Tabla se muesta el cronograma, con un resumen de las actividades propuestas y los materiales requeridos para nuestra Hackaton.
Documentacion del proyecto presentado a la esa
Galeria de imagenes de la Hackaton
Acerca de kepler4
El centro de interés kepler4, es un GRUPO DE DIVULGACION, alfabetización científica e investigación aplicada en Astronomía, astrofísica y ciencias del espacio. El objetivo principal es generar capacidades para el estudio de la astronomía, astrofísica, ingenierías y ciencias del espacio mediante la divulgación, alfabetización científica e investigación aplicada y de desarrollo experimental. Que desde al año 2018, tiene como objetivo ayudar al individuo a interpretar su mundo, tener un mejor desempeño e inserción laboral, educación CRESE, enmarcado en el enfoque STEM y uso de las TIC. Este proyecto esta dirigido por el docente ingeniero Jairo Andres Acevedo.