Dossier SONG - Instituto de Astrofísica de Canarias

DOSSIER INFORMATIVO:
SONG: Stellar Oscillations Network Group
Red para el estudio de oscilaciones estelares y caracterización de
exoplanetas
SONG es un proyecto cuyo objetivo es diseñar, construir, operar y explotar
científicamente una red global de pequeños telescopios que se centrarán en el estudio
de las estrellas y de los sistemas planetarios alrededor de las mismas. El primer paso ha
sido desarrollar el prototipo de este nuevo telescopio robótico ultramoderno, de bajo
coste, eficiente y fácil de operar. El proyecto SONG arrancó en 2006 de la mano de
astrónomos de la Universidad de Aarhus y de la Universidad de Copenhague
(Dinamarca).
Los telescopios de SONG llevan a cabo las observaciones científicas de forma
automática. Además, todos los telescopios de la red observarán el mismo objeto
durante largos periodos de tiempo de forma casi ininterrumpida. Con esto, SONG quiere
convertirse en una instalación clave tanto en programas de Astrosismología como de
búsqueda e investigación de planetas, una instalación que proporcione datos de alta
calidad que, a día de hoy, no pueden obtenerse con ninguna otra instalación espacial o
basada en tierra.
El Telescopio Hertzsprung SONG
El Telescopio Hertzsprung de SONG es el prototipo de la red SONG, el primero de los
ocho que compondrán este grupo de telescopios, y ha sido financiado por la Fundación
VILLUM FONDEN, la Fundación Carlsberg, el Consejo Danés para la Investigación
Independiente, el Consejo Europeo de Investigación (ERC), la Fundación Nacional para
la Investigación en Dinamarca, la Universidad de Aarhus, la Universidad de Copenhague
y el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC).
La empresa ASTELCO systems fue contratada para construir el telescopio y IAC construyó
los cimientos y gestiona la infraestructura. En Dinamarca, la tarea principal fue armar el
espectrógrafo, la cámara y otros componentes más pequeños y, por último, pero no por
ello menos importante, desarrollaron el software personalizado que controla todas las
unidades, y diseñar la sofisticada red.
Todos los instrumentos fueron diseñados y construidos en la Universidad de Aarhus y
en la Universidad de Copenhague en Dinamarca.
La Astrosismología
La Astrosismología es el estudio de los "terremotos estelares", observados como
oscilaciones en la superficie estelar. Las estrellas tienen una estructura interna que
difiere con la masa, la temperatura y la energía emitida y cambia a medida que esta
evoluciona.
Algunas estrellas, como nuestro Sol, oscilan en sus frecuencias naturales, que vienen
determinadas por su interior. La medida de estos cambios periódicos nos permite
determinar la estructura interna de las estrellas de mismo modo que la Sismología
Terrestre ha permitido conocer hoy en día, en gran detalle, la estructura y la dinámica
del interior de nuestra Tierra.
Cuando una estrella pulsa, se contrae y se expande periódicamente, causando
variaciones en su radio y su temperatura. El ciclo de temperatura y las fluctuaciones del
radio dan lugar a cambios en el brillo, mientras que los campos de velocidad producidos
durante la contracción y la expansión pueden medirse con un espectroscopio gracias al
efecto Doppler: la huella química de una estrella (las líneas de absorción de la atmósfera
de una estrella que captamos con nuestros instrumentos) se ven afectadas por el
desplazamiento al rojo y al azul, dependiendo de si la estrella se mueve hacia nosotros
o se está alejando de nosotros.
Exoplanetas
Recientes observaciones nos han dado a conocer una desconcertante variedad de
sistemas planetarios cuyas propiedades y evolución estamos lejos de entender. Con las
primeras detecciones de planetas tipo Tierra (con masa y tamaños verdaderamente
similares), la siguiente gran pregunta girará en torno a su habitabilidad, en términos de
ambiente estelar y propiedades atmosféricas. No sólo las propiedades atmosféricas
tienen un impacto significativo en la habitabilidad de un cuerpo planetario, ya que
también los organismos que habitan un planeta pueden dar forma a la composición de
la atmósfera y dejar su huella.
Técnicas para estudiar y caracterizar exoplanetas con SONG

Microlente gravitatoria (efecto lupa)
Cuando una estrella de primer plano pasa por delante de una estrella distante del fondo,
se intensifica la luz de las estrellas de fondo. El campo gravitacional de la estrella de
primer plano deforma el espacio para crear una lente gravitacional que magnifica la luz.
Si un planeta está orbitando la estrella del primer plano, el campo gravitacional del
planeta distorsionará la lente gravitacional. Esto puede crear ampliaciones adicionales
que pueden ser observadas como cortos destellos, indicando la existencia del planeta.
Pero para buscar exoplanetas con la técnica de microlentes, SONG debe medir el brillo
de las estrellas en áreas del cielo que están cuajadas de estrellas. Esto es un reto para
medir con precisión, ya que la atmósfera de la Tierra deforma la luz que nos llega de
esas estrellas. SONG utiliza un instrumento llamado “Lucky Imager”, capaz de corregir
las deformaciones provocadas por la atmósfera, con el fin de obtener imágenes casi tan
precisas como si fueran tomadas desde el espacio.

Método de velocidad radial
Es posible detectar un exoplaneta basándonos en las anomalías/perturbaciones de la
velocidad de la estrella central debido al cambio de sentido de la fuerza gravitacional de
un planeta extrasolar (en principio, invisible) que orbite a la estrella anfitriona.
Dependiendo de la posición relativa-cambiante del planeta respecto a la estrella,
inducirá pequeñas variaciones que pueden ser medidas.

Método de tránsitos
Un planeta que pasa entre nosotros y su estrella anfitriona, un fenómeno conocido
como “tránsito”. Midiendo la profundidad de la disminución de brillo (que debería ser
constante en caso de que no hubiera un planeta transitándola) y conociendo el tamaño
de la estrella, los científicos pueden determinar el tamaño o el radio del planeta. Una
vez conocido el período orbital (tiempo entre dos tránsitos), puede determinarse la
distancia promedio que separa al planeta de su estrella.
El futuro de SONG
Una de las ideas principales de SONG es tener telescopios dedicados a observar
objetivos individuales durante períodos muy largos de tiempo. Con la red completa será
posible seguir objetivos las 24 horas del día durante semanas o incluso meses. En la
práctica, esto significa que un telescopio asume el control cuando el Sol se levanta en
un lugar y se pone en otro. Para hacer esto se necesita un mínimo de 3-4 telescopios en
cada hemisferio para cubrir el cielo entero. Esto no es posible hacerlo en grandes
telescopios en los que el tiempo se reparte de modo exigente entre las muchas
propuestas de diferentes programas de la más variada ciencia.
El segundo nodo de SONG se halla ubicado en el Observatorio de Delingha, en la
provincia China de Xinghai. Ya se han completado las obras del edificio y tanto el
telescopio como el espectrógrafo se encuentran en fase de pruebas y puesta a punto.
Por otro lado, ya hay negociaciones en marcha con los socios de Nuevo México (Estados
Unidos). Los socios chinos también tienen planes para construir un telescopio SONG en
Sudamérica.
CONCEPTOS
Qué es SONG
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Red de 8 telescopios robóticos de 1 metro distribuidos por el planeta
Situados en diferentes latitudes y longitudes para garantizar observaciones de
larga duración, con seguimiento casi continuado
Medidas de velocidad del desplazamiento Doppler de ultra alta precisión
Fotometría de precisión de estrellas débiles en campos de estrellas muy
poblados.
Pese a componer una red, SONG está pensado como un único instrumento científico.
El coste del telescopio de Tenerife ha ascendido a 4 millones de euros. Un nuevo
telescopio basado en el prototipo cuesta alrededor de 2 millones de euros. Los
propietarios del telescopio SONG, instalado en el Observatorio del Teide, en Tenerife,
son también responsables de su operación: la Universidad de Aarhus, la Universidad
de Copenhague y el Instituto de Astrofísica de Canarias.
OBJETIVOS CIENTÍFICOS
ASTROSISMOLOGÍA
Estudiar la estructura interna y la evolución de las estrellas a un nivel de detalle similar
al logrado con estudios sobre el Sol. La Astrosismología representa la generalización de
la Heliosismología (Sismología Solar) es el equivalente a la sismología llevada a cabo en
la Tierra y utiliza las observaciones de pequeñas vibraciones superficiales de las estrellas.
• Caracterizar las propiedades globales de las estrellas
• Investigar en detalle la estructura interna y la dinámica de las estrellas
• Impulsar nuestra comprensión de la física de los interiores estelares
• Impulsar el modelado de evolución estelar
EXOPLANETAS
Localizar y caracterizar planetas con masas comparables a la tierra en órbita alrededor
de otras estrellas.
 Velocidad radial (planetas de baja masa en órbitas de periodos cortos).
 Microlente gravitatoria (caracterización de estadísticas de sistemas
planetarios, incluyendo planetas de baja masa en órbitas de periodos largos).