Se conoce como exoplanetas a todos aquellos descubiertos fuera de nuestro sistema solar. Es difícil saber a ciencia cierta cuántos tipos hay, ya que nos guiamos por los ejemplos que tenemos más cerca. Cuando detectamos uno de gran tamaño y gaseoso, lo llamamos Júpiter gigante, y si es rocoso y masivo, Supertierra.
Sin duda, la familia planetaria que hay ahí fuera debe ser inmensa. Hoy sabemos que tiene muchos más miembros de lo que creíamos, y surgen nuevas preguntas. ¿Tienen atmósferas? ¿Cuál es su tamaño límite, si lo hay? ¿Sus movimientos siguen las mismas normas que los de los planetas conocidos? ¿Se forman de manera similar? ¿Tienen agua? ¿Los habrá habitables? Estamos en camino de responder algunas de ellas, pero el paso inicial es dar con estos mundos, y el reto no es fácil.
Exoplanetas: el primero encontrado
El primer exoplaneta hallado en torno a una astro parecido a nuestro sol fue 51 Pegasi b, que gira alrededor de la estrella 51 Pegasi. Alguien debió de pensar que si algún día empezaban a encontrarse planetas a mansalva, había que buscar una forma sencilla de denominarlos. Los que aparecen alrededor de una estrella se bautizan, a veces, con el nombre de esta seguido por letras del alfabeto, no en relación a la posición orbital, sino en relación al orden de descubrimiento. Así, fulanito f puede estar más cerca de su sol que fulanito b, pero haber sido detectado más tarde.
En otras ocasiones, se clasifican con el nombre del instrumento o proyecto que los localizó, como los Kepler y los COROT; o los HAT (Hungarian Automated Telescope Network) y los WASP del proyecto SuperWASP. También tenemos los Qatar, debido a que este país financia programas de búsqueda de exoplanetas. Por otra parte, mientras que las estrellas en grupos, como Sirio A y Sirio B, se designan con un nombre y una letra mayúscula, los planetas se han quedado con las minúsculas.
51 Pegasi b fue descubierto por Michel Mayor y Didier Queloz, tarda cuatro días en dar una vuelta a su sol y es un enorme planeta gaseoso. Con este concepto, nos referimos a que no es rocoso, como la Tierra, Marte, Venus o Mercurio. Las imágenes de todos ellos –y las del relegado Plutón, tan bello en su recién revelada superficie– muestran enormes bolas sólidas con atmósferas más o menos tenues, en algunos casos, casi inexistentes.
El misterio de los exoplanetas gaseosos
Sin embargo, los gaseosos son más misteriosos. Suponemos que deben de tener un núcleo rocoso, a partir del cual se han formado, y que el resto está compuesto de gases y fluidos. Suelen ser más grandes que los rocosos y, por eso, resultan más fáciles de detectar.
Al principio, pensábamos que la Tierra era una excepción y que la mayoría de los exoplanetas debían de ser gaseosos. Pero no es así. Sencillamente, no podíamos descubrirlos por falta de precisión instrumental. Debido a ello, hace solo dos décadas ni siquiera soñábamos con estudiar las características de los exoplanetas. Como no emiten luz, era difícil encontrarlos, hasta que la imaginación de los investigadores y la mejora de la tecnología empezaron a aliarse para ofrecernos técnicas de detección indirecta.
Trucos para darles caza
Los principales métodos utilizados hoy en día son la velocidad radial –astrometría– y los tránsitos. La primera mide la alteración del movimiento de la estrella a causa de la atracción que ejerce sobre el planeta. Obviamente, cuanto más masivo sea este, más influirá en ese bamboleo que genera. Así se descubrió 51 Pegasi b, también conocido como Belerofonte, mediante el espectrógrafo ELODIE del Observatorio de la Alta Provenza, ya desmantelado y sustituido por SOPHIE, más potente.
A través de la detección por tránsitos, los astrónomos estudian los cambios cíclicos en la luz que recibimos de una estrella, y si encajan con el posible paso de un objeto entre nosotros y el astro –una especie de minieclipse–, entendemos que tiene cuerpos orbitando a su alrededor.
Otras técnicas para encontrar exoplanetas
Pero hay otras técnicas interesantes, como la del efecto de microlente gravitacional. Imagina que disponemos de una enorme lupa espacial para ver más de cerca cosas muy distantes. Eso es lo que ocurre con algunos objetos que se interponen entre nosotros y otro objeto del fondo, en este caso, un astro con planetas orbitando a su alrededor.
El objeto-lupa –por ejemplo, una galaxia– amplifica la imagen del objeto de detrás y permite distinguir detalles que de otro modo sería imposible. Algunos de los planetas localizados por este procedimiento fueron bautizados con las siglas de las herramientas que los estudiaban: los MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) y los OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment).
Por su parte, la técnica del timing es más compleja. Para empezar, se analizan estrellas binarias –parejas que orbitan una en torno a otra– y se calculan sus eclipses –cuándo una tapa a la otra, siempre desde nuestro punto de vista–. Si hay variaciones en el momento de estos eclipses, se infiere que hay un planeta girando alrededor del sistema binario, como sucede en la ciencia ficción con Tatooine, en la película de Star Wars.
Por último, la imagen directa es la que menos candidatos ha obtenido hasta ahora, ya que observar un exoplaneta es como mirar un miniled que esté junto al foco de un estadio de fútbol, es decir, resulta muy difícil de distinguir. Hasta ahora, solo se han localizado unos cien exoplanetas con esta técnica.
¿Cómo se forman estos planetas?
Una de las cuestiones que más acucian a los científicos es comprender cómo se forman los planetas. Todo empieza en una tenue nube molecular, donde unas pocas moléculas flotan en el aparente vacío. Por razones que aún no conocemos del todo, estas empiezan a reunirse, a fragmentarse y a colapsar en varios puntos de esa nube compuesta de gas y polvo, ahora más densa.
Los puntos más luminosos son los futuros soles; algunos de ellos no llegarán al punto de generar combustión nuclear y puede que se queden en enanas marrones, las llamadas estrellas fallidas. Otros empezarán a consumir el hidrógeno de su núcleo para transformarlo en helio, encendiéndose y llenando de luz su entorno.
Nacer como una rosquilla
El astro naciente, mientras gira sobre sí mismo, va creando un disco de materia sobrante a su alrededor. Al principio, esta zona, que tendrá forma de toro o de una especie de rosquilla, es donde, si se dan las condiciones necesarias, se formarán los planetas. ¿Y qué pasa si la estrella no es como nuestro sol? ¿Y si es de diez a cien veces más masiva? Pues que no sabemos muy bien si puede llegar a tener planetas.
El nacimiento de estos requiere tiempo, y las estrellas muy masivas viven poco. De hecho, es difícil encontrar discos alrededor de soles muy masivos. Por eso, buscamos en el vecindario de los astros más parecidos al Sol –que es una estrella enana amarilla–, porque creemos que es mucho más probable encontrar Tierras en esos entornos.
¿Quiere eso decir que no puede haber planetas que acompañen a otro tipo de soles? Pues no. También se han buscado alrededor de enanas rojas, más frías que el Sol, con más o menos la mitad de su masa y un 10 % de su luminosidad.
La habitabilidad de los exoplanetas
Estudios hechos con el espectrógrafo HARPS (buscador de planetas por velocidad radial de alta precisión, instalado en el telescopio de 3,6 metros del Observatorio La Silla (Chile), han deducido que posiblemente este tipo de astros, de una vida mucho más larga que la del Sol, son proclives a albergar planetas rocosos. Si tenemos en cuenta que suponen el 80 % de las estrellas de la Vía Láctea, no es un dato nada despreciable. Aunque aquí es donde llegamos al tema candente: la habitabilidad.
Este concepto pretende definir la zona contigua a un astro en la que un planeta podría albergar vida tal y como la conocemos, para lo cual tendrían que darse una serie de condiciones. Una de ellas es que el agua pueda encontrarse en todos sus estados –sólido, líquido y gaseoso–, algo que resulta mucho más complejo de lo que parece.
Enanas, rojas y peligrosas
Para empezar, la vida, tal y como la conocemos, es un concepto en constante evolución. Los extremófilos, seres que viven en condiciones muy hostiles, han sido una sorpresa para los biólogos, pues habitan lugares en los que pensábamos que nada podría sobrevivir. Así que eso ha revolucionado nuestra idea de habitabilidad, sobre todo, si pensamos en zonas congeladas, secas o con mucha radiación. Claro que, si hablamos de habitabilidad para los humanos, ahí entramos en otro terreno. Por ejemplo, la zona habitable de las enanas rojas, dado que son más frías, estará más cerca de la propia estrella, con lo cual los posibles planetas padecerían los efectos de la radiación ultravioleta o los rayos X.
A todo esto, ¿qué pasa en el subsuelo? Investigaciones recientes plantean la posibilidad de hallar fósiles o, incluso, microorganismos vivos enterrados en Marte o en alguna luna de Júpiter. De hecho, la misión JUICE –sigla en inglés de explorador de las lunas heladas de Júpiter– de la ESA, en la que España participa a través del Centro de Astrobiología INTA-CSIC, se lanzará en el año 2022 con la intención de llegar al sistema joviano en 2030. Su objetivo es estudiar durante tres años y medio tanto al planeta gigante como a sus lunas Ganímedes, Europa y Calisto, las tres probablemente con océanos de agua líquida bajo sus superficies heladas.
En torno a dos soles
Luego están los casos especiales que, quién sabe, tal vez algún día dejen de serlo y pasen a ser comunes. La mayor parte los planetas circumbinarios, esto es, que giran en torno a dos soles –como Tatooine, al que mencionábamos antes–, se han descubierto en los últimos cinco años, y no habrá más de unos quince confirmados.
Para que puedan ser habitables, ha debido darse el fenómeno del envejecimiento rotacional. Esto quiere decir que, cuando se creó este sistema estelar, las estrellas jóvenes estaban tan sincronizadas que su actividad fue muy tranquila: actuaban como si fueran más viejas, lo cual permitió el crecimiento de planetas en su entorno, libres de la radiación de alta energía que habrían desprendido de otra manera. Eso habría protegido el gas y el agua que, si no, se habrían evaporado.
Un baile con saltitos
Sin embargo, hay otras teorías, relativamente recientes, que dicen que en realidad es posible que esos planetas nacieran mucho más lejos y acabaran acercándose a las estrellas. O incluso que se crearan cerca, se alejasen y volviesen a acercarse. De hecho, el Sistema Solar podría haber vivido intensos episodios migratorios e inestabilidades dinámicas que habrían influido definitivamente en el surgimiento de la vida. Algo así como un baile de planetas moviéndose de una órbita a otra.
Una vez que dio comienzo la cacería de planetas extrasolares, encontrar cuerpos telúricos fuera del Sistema Solar se convirtió en uno de los grandes retos de nuestra era. Necesitamos potentes instrumentos, tanto terrestres como espaciales, no solo para detectarlos, sino para caracterizarlos, es decir, conocer detalles que nos den información más profunda sobre ellos.
Rastreadores muy eficientes
Hasta ahora, hemos contado con rastreadores y cazadores –como se los ha llamado– de exoplanetas muy eficientes, caso del citado HARPS, que empezó a funcionar en el año 2003 y usa técnicas de velocidad radial de alta precisión. Por el momento, ha descubierto unos 150 exoplanetas. Su hermano gemelo del norte, el HARPSN, instalado en el Telescopio Nazionale Galileo, en el Observatorio del Roque de Los Muchachos de la isla canaria de La Palma, empezó a funcionar en 2012 y ya ha sido portada de algunos medios.
Junto con el telescopio espacial Spitzer de la NASA, el HARPS-N acaba de dar con el planeta rocoso más cercano a nosotros. HD 219134 se encuentra a unos veinte años luz y tiene una masa de cuatro veces la de la Tierra. Aunque muy habitable no debe de ser: tarda tres días en dar una órbita completa a su estrella, tiene temperaturas altísimas y todo lo que sea gas o líquido parece estar evaporándose.
Otra fuente impresionante de hallazgos ha sido el satélite espacial KEPLER, de la NASA, lanzado en 2009 y en funcionamiento hasta el año 2013. Con la técnica de tránsitos, ha detectado más de 4.696 candidatos, 1.030 de ellos, confirmados. Por ahora, existen doce mundos que podrían ser parecidos al nuestro, aunque más grandes, y en órbitas presuntamente habitables.
El primo de la Tierra
Uno de ellos se dio a conocer recientemente como el primo de la Tierra: Kepler 452b. No obstante, hay quien dice que no es para tanto. Este exoplaneta orbita a una estrella de tipo solar algo mayor que nuestro astro –unos 1.500 millones de años más vieja–, y aunque hay posibilidades de que sea rocoso y que contenga agua, no es algo que se pueda confirmar. Su año dura unos 385 días, es un 60 % más grande que la Tierra y está a 1.400 años luz de distancia.
Asimismo, destaca la misión COROT (Convección, Rotación y Tránsitos Planetarios), de la Agencia Espacial Francesa con participación de la ESA y otros países, entre ellos, España. Una de las primeras diseñadas para encontrar exoplanetas telúricos, funcionó del año 2006 al 2014 y confirmó 32 exomundos de entre más de seiscientos candidatos.
Más de setenta ojos
Tras las aportaciones del Hubble a la búsqueda y caracterización de exoplanetas, llegará el telescopio espacial James Webb de la NASA, entre cuyos objetivos se encuentra el análisis de sus atmósferas para comprobar si poseen los componentes básicos para la vida. Además, el satélite PLATO (Planetary Transits and Oscillations of Stars) de la ESA, con una importante participación española, se centrará en sistemas planetarios completos, en especial, planetas en la zona de habitabilidad de astros parecidos al Sol.
Desde tierra, unos setenta proyectos con diferentes instrumentos apuntan al cielo buscando señales de planetas alrededor de cuerpos celestes. En España, el instrumento CARMENES (Calar Alto high-Resolution Search for M Dwarfs with Exoearths with Near-infrared and Optical Échelle Spectrographs), que se está instalando en el telescopio de 3,5 metros del Observatorio de Calar Alto, en Almería, peinará el cosmos por el método de velocidad radial. Y seguiremos usando las potentes herramientas disponibles en la actualidad, como el Gran Telescopio Canarias (GTC), en La Palma; y los VLT, en Chile.
Cuanto mejor es la tecnología que tenemos, más cosas podemos ver. Hasta ahora, 1.879 confirmados. De ellos, 471 son sistemas con varios planetas. El contador está que arde. Ahora solo falta afinar para conocer sus secretos. e EXTRA 29 Mares
Cortesía de Muy Interesante
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