Nueva técnica que atraviesa la luz estelar para encontrar un exoplaneta gigante perdido
04-11-2026 / 18:43
Una técnica computacional elimina el resplandor, revelando planetas que antes estaban ocultos a la vista
Aunque el telescopio espacial James Webb (JWST) de la NASA puede observar miles de millones de años en el pasado, todavía tiene dificultades para fotografiar planetas que orbitan estrellas cercanas. Las estrellas brillan con tal intensidad que su resplandor eclipsa el tenue brillo de los planetas cercanos., pero ahora, un equipo de astrofísicos liderado por la Universidad Northwestern (Estados Unidos) ha desarrollado una nueva técnica computacional que elimina el resplandor, revelando planetas que antes estaban ocultos a la vista. El estudio se publica en la revista ‘Nature’. Al combinar modelos basados en la física con técnicas de aprendizaje automático, el nuevo método compensa las pequeñas imperfecciones del telescopio que interfieren con su capacidad para detectar objetos débiles. Al aplicar su método a observaciones existentes del JWST, el equipo mejoró la sensibilidad del telescopio hasta 15 veces. Tras eliminar el deslumbramiento, el nuevo método reveló un exoplaneta gigante en una imagen donde el procesamiento convencional simplemente no podía detectarlo. Este avance podría permitir a los astrónomos descubrir planetas más pequeños, fríos y tenues sin necesidad de cambiar los telescopios. “Los planetas son un millón de veces más tenues que sus estrellas”, desarrolla Rodrigo Ferrer-Chavez, estudiante de doctorado en astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern, quien dirigió el estudio. “Por lo tanto, para obtener imágenes de exoplanetas, necesitamos eliminar ese brillo. Este es un problema muy complejo, ya que incluso los cambios más pequeños en el telescopio pueden afectar la apariencia de ese brillo. Ligeros desplazamientos o inclinaciones, incluso a escala de tan solo unos pocos nanómetros, pueden cambiar el patrón de luz. Nuestro método modela cómo viaja la luz a través del telescopio y tiene en cuenta esos pequeños cambios, lo que nos permite eliminar el brillo con mucha más precisión”. Fotografiar un planeta fuera de nuestro sistema solar es un poco como intentar detectar una luciérnaga revoloteando junto a un potente foco. Incluso los planetas gigantes jóvenes, relativamente brillantes, pueden ser 100.000 veces más tenues que sus estrellas anfitrionas.
Para afrontar este desafío, telescopios como el JWST utilizan instrumentos especializados llamados coronógrafos, que bloquean la luz estelar para detectar objetos débiles. Sin embargo, bloquear la estrella no es suficiente. Parte de su luz se filtra, creando un patrón difuso que puede ocultar planetas. Por ello, los astrónomos utilizan técnicas de procesamiento de imágenes para eliminar el brillo restante. “Durante los últimos 20 años, los astrónomos han abordado este problema observando una estrella diferente y utilizando su imagen como referencia”, explican los autores “Posteriormente, restan esa imagen de referencia de la observación original para eliminar el brillo no deseado y revelar planetas tenues que de otro modo podrían permanecer ocultos”. El problema es que ningún telescopio puede permanecer completamente inmóvil. Cambios casi imperceptibles en su estructura física alteran los patrones de dispersión de la luz estelar. Como resultado, la imagen de referencia nunca coincide a la perfección con la observación real. Incluso la más mínima discrepancia puede dejar un resplandor suficiente como para ocultar un planeta tenue. “Intentamos que los telescopios sean extremadamente estables, pero existen desafíos de ingeniería extremos que aún no hemos resuelto del todo”, exponen los autores. “Hay causas conocidas de inestabilidad y otras desconocidas. Pequeños cambios térmicos podrían provocar que un espejo se expanda o contraiga en un picómetro. Telescopios como el JWST tienen criorefrigeradores para mantener el instrumento a temperaturas muy bajas. Estos refrigeradores tienen pequeños motores que pueden hacer vibrar los espejos. Así que existen problemas como esos, pero también otros que aún no comprendemos a medida que aprendemos a construir estos telescopios complejos”. En lugar de basarse únicamente en fotografías de referencia, el equipo de Northwestern adoptó un enfoque diferente. Su nuevo método, llamado Aprendizaje Basado en la Física para la Observación de Planetas (FLIP, por sus siglas en inglés), crea un “gemelo digital” del telescopio: una réplica virtual que simula cómo la luz de las estrellas viaja a través de los espejos del telescopio y llega a sus detectores. Utilizando técnicas computacionales similares a las empleadas para entrenar modelos de IA, el equipo ajustó millones de parámetros en el gemelo digital para compensar pequeñas imperfecciones del telescopio, incluyendo sutiles cambios de posición y distorsiones en su óptica. En lugar de usar IA para identificar planetas, los investigadores combinaron su conocimiento de la física del telescopio con potentes herramientas de optimización.
“Utilizamos las mismas herramientas computacionales que los investigadores usan para entrenar modelos de IA, pero en realidad no usamos IA”, matizan los expertos. “Como ya conocemos la física, no necesitamos IA para entender lo que está sucediendo”. Ajustando repetidamente el gemelo digital hasta que coincidiera lo más posible con la observación real del telescopio, FLIP recreó la luz estelar no deseada con una precisión asombrosa. Posteriormente, los investigadores restaron ese brillo simulado de la imagen. Para poner a prueba su método, los investigadores reanalizaron observaciones anteriores del JWST. Examinaron observaciones de dos estrellas (HIP 65426 y 51 Eridani) con planetas conocidos, así como de una tercera estrella, TYC 5899, sin compañeros planetarios conocidos. En todas las observaciones, FLIP superó sistemáticamente a las técnicas convencionales de procesamiento de imágenes, mejorando la sensibilidad para detectar planetas débiles entre 2 y 15 veces. Gracias a esta mayor sensibilidad, el equipo detectó 51 Eridani b, un planeta gigante descubierto previamente fuera de nuestro sistema solar que permanecía oculto en datos del JWST de hace dos años. El dióxido de carbono en la atmósfera del planeta absorbió la luz en la longitud de onda infrarroja que observa el JWST, lo que hizo que la señal del planeta fuera aún más débil. Aunque los astrónomos ya habían descubierto 51 Eridani b con telescopios terrestres, el procesamiento de imágenes convencional no podía distinguirlo del resplandor residual en la longitud de onda que utiliza el JWST para estudiar el dióxido de carbono en las atmósferas planetarias. Cuando Ferrer-Chavez aplicó FLIP a las mismas observaciones, el planeta emergió. “Demostramos que podemos recuperar un planeta que antes no se podía ver”, cuentan los investigadores. “Estos son datos reales en un escenario real. Era ciencia que se había dejado pasar porque no teníamos las herramientas adecuadas para analizar los datos de la manera más óptima”. La misma propiedad que dificulta la detección de un planeta también puede hacerlo más interesante para su estudio. El telescopio espacial James Webb (JWST) puede realizar observaciones sensibles a 4,3 micras, longitud de onda en la que el dióxido de carbono absorbe fuertemente la luz infrarroja. Detectar características en esta longitud de onda podría proporcionar a los astrónomos nuevas pistas sobre la atmósfera y la composición de un planeta. Por ahora, Ferrer-Chavez y sus colaboradores esperan que FLIP ayude a los astrónomos a descubrir planetas que antes permanecían ocultos en las observaciones existentes. Al eliminar la luz estelar con mayor precisión, este método también podría permitir a los científicos estudiar los planetas en diferentes longitudes de onda para revelar nuevas pistas sobre sus atmósferas.
