(reportaje) buscadores de planetas

En un goteo incesante, prácticamente cada semana, se producen descubrimientos de planetas desconocidos. Son mundos lejanos que orbitan alrededor de estrellas distintas y distantes del sol. Por eso se les llama planetas extrasolares o exoplanetas. La búsqueda de exoplanetas se ha convertido en uno de los campos más dinámicos de la astronomía. A ello se dedican algunas de las más importantes misiones de agencias como la NASA o la ESA, pero también miles de aficionados en todo el mundo armados con pequeños telescopios que rastrean el cielo sin cesar.
Novecientos planetas nuevos en apenas 20 años. Esto supone una media de casi un descubrimiento por semana. Pero, en contra de lo que pueda sugerir esta abultada cifra, lo cierto es que encontrar un planeta extrasolar no es cosa fácil. Un planeta es un objeto que orbita alrededor de una estrella. Tiene la masa suficiente como para haber alcanzado una forma casi esférica pero emite una luz muy débil mientras que su estrella brilla intensamente, así que divisarlo viene a ser tan difícil como distinguir una vela en medio de un incendio forestal.
En 1992, los astrofísicos Aleksander Wolszczan y Dale Frail descubrieron los tres primeros planetas extrasolares. No orbitaban alrededor de una estrella normal y corriente sino en torno a un púlsar, una estrella de neutrones que emite ondas de radio de forma periódica. Tres años después, dos investigadores de la Universidad de Ginebra, Michel Mayor y Didier Queloz, hallaron un planeta orbitando alrededor de una estrella llamada 51 Pegasi, al que bautizaron con el nombre de 51 Pegasi b. Desde entonces hasta ahora, la base de datos oficial de exoplanetas, fundada por Jean Schneider en París, no ha hecho más que crecer hasta tener registrados unos 900.
Roi Alonso, investigador del Instituto Astrofísico de Canarias (IAC), explica que solo unos pocos exoplanetas han sido percibidos de forma directa. En cambio la gran mayoría se han descubierto mediante técnicas de detección indirecta. Dicho de otro modo: no podemos ver estos planetas pero podemos tener constancia de las huellas o los efectos que provoca su presencia en el entorno. Estas técnicas son principalmente cinco: la de velocidad radial, la fotométrica, la astrometría, la cronometría de púlsares y, por último, la de microlentes gravitacionales. Las más utilizadas son la de velocidad radial, con la que se han detectado unos 500 exoplanetas, y la fotométrica, también llamada de tránsitos, con la que se han descubierto unos 300, según afirma el investigador del IAC.
¿En qué consisten estas técnicas de detección indirecta? La de velocidad radial mide las variaciones en el movimiento de una estrella que podrían ser provocados por un planeta que orbita alrededor de ella. La fuerza de gravedad de ese planeta, aunque sea muy débil, provoca un leve bamboleo en la estrella que puede ser detectado por los telescopios. Cuando esas variaciones en la velocidad de la estrella son regulares es muy probable que haya un planeta orbitando a su alrededor.
Si el rastreo por velocidad radial mide los movimientos de las estrellas, el fotométrico o de tránsitos mide en cambio las variaciones que pueden producirse en su flujo de luz. Cuando un planeta pasa por delante de su estrella anfitriona se produce un pequeñísimo eclipse al que se denomina “tránsito”. El planeta bloquea parte de la luz de la estrella durante el tránsito y provoca una disminución en su brillo. Este efecto puede medirse mediante fotometría, una técnica que mide la cantidad de luz proveniente de los objetos celestes.
HALLAZGO CON UN TELESCOPIO CASERO
En julio de 2004, Roi Alonso protagonizó el segundo hallazgo de un exoplaneta mediante el método de tránsitos. Él mismo comenta a Universo la relevancia que tuvo este descubrimiento: “Empezaba a haber una cierta inquietud porque desde 2000, año en que se encontró el primero con tránsito, no había ningún resultado y ya empezábamos a dudar de que la técnica de la fotometría fuese útil”.
Lo curioso es que Alonso se valió de un telescopio bastante pequeño para detectar este exoplaneta. “El codirector de mi tesis –narra este científico–, el investigador Tim Brown, construyó un telescopio pequeño, totalmente casero, de 10 centímetros de diámetro, y le acopló una cámara fotográfica de mucha precisión”. Como necesitaban rastrear la bóveda celeste durante muchas noches, era preciso que el instrumento estuviera en una zona donde predominaran los cielos despejados. Esa fue la razón de que a Roy lo pusieran al cuidado del aparato para que lo utilizara en Canarias.
Después de muchos meses de observación, el investigador español detectó finalmente algo que podía ser un exoplaneta. Solo quedaba confirmar el hallazgo con un telescopio más grande, que en este caso fue el del observatorio W.M. Keck de Hawaii. Según Alonso, en la actualidad, “hay todo un ejército de aficionados en todo el mundo que hace un seguimiento de todos los planetas que se van descubriendo y que son capaces de detectar este tipo de tránsitos”.
Además de este “ejército de aficionados”, las grandes agencias espaciales, como la NASA y la ESA, llevan años invirtiendo miles de millones de dólares en misiones que tienen como principal objetivo la detección y el estudio de planetas extrasolares. CoRoT, de la agencia francesa CNES con participación de la ESA, y Kepler, de la NASA, fueron las dos primeras misiones que se lanzaron al espacio con este cometido. CoRoT detectó unos 30 exoplanetas y más de 500 candidatos; Kepler confirmó la presencia de 135 y detectó 3.500 candidatos. Todos estos candidatos a exoplanetas tendrán que ser confirmados con velocidad radial.
Actualmente los satélites CoRoT y Kepler están fuera de servicio, pero la NASA y la ESA tienen previstas nuevas misiones para encontrar planetas extrasolares. La ESA lanzará el telescopio espacial Gaia este mismo año y la NASA pondrá en órbita el TESS en 2017. Ambas agencias lanzarán conjuntamente el telescopio espacial James Webb en 2018. Todos ellos harán observaciones de exoplanetas.
Y esto no es todo. Ana Heras, investigadora del Centro Espacial Europeo de Investigación y Tecnología (ESTEC) explica a UNIVERSO que, a la espera de la asignación presupuestaria, la ESA tiene previsto lanzar la misión CHEOPS que observará con mucha precisión exoplanetas de tamaño similar a la Tierra. Además, la agencia europea podría aprobar el próximo mes de febrero otras dos misiones, PLATO y ECHO, que avanzarán en el conocimiento de las dimensiones, la densidad y la composición de numerosos planetas extrasolares. Así que la información sobre exoplanetas está llamada a multiplicarse en los próximos años.
LO QUE NOS ENSEÑAN LOS EXOPLANETAS
Es lógico preguntarse por qué merece la pena invertir tanto esfuerzo y dinero en el estudio de los exoplanetas. ¿Qué podemos aprender de ellos? En primer lugar, pueden ayudarnos a resolver muchos interrogantes sobre la formación de nuestro Sistema Solar, hace 4.600 millones de años. El estudio de la formación de otros sistemas planetarios jóvenes puede darnos muchas respuestas.
De hecho, los primeros descubrimientos ya obligaron a desmontar muchas de las teorías que estaban vigentes. “La gran sorpresa fue que el primer planeta que encontraron era bastante grande, parecido a Júpiter, pero con un período de órbita muy corto, de apenas cuatro días”, subraya Roi Alonso. A este tipo de planetas de gran tamaño y muy masivos que orbitan muy cerca de la estrella se les llama ‘júpiteres calientes’. “El hallazgo de los júpiteres calientes rompió con las teorías vigentes sobre la formación de los sistemas planetarios y los teóricos tuvieron que desarrollar una serie de hipótesis para intentar explicar cómo un planeta como Júpiter podía tener una órbita de solo unos pocos días”, continúa Alonso.
Una de las preguntas que se hacen los astrónomos es si nuestro sistema es algo típico o una estructura poco frecuente. Ana Heras responde: “Lo que tenemos es una visión parcial que nos indica que hay una variedad de sistemas planetarios muy diferentes al nuestro. No sabemos si el nuestro es típico o no, porque todavía quedan por hacer muchas observaciones pero, al menos, sabemos que hay muchos otros que son muy diferentes”.
“Quizás nuestro sistema solar no sea de lo más común -reflexiona Alonso-, pues se ha observado que casi la mitad de las estrellas de tipo solar tienen a su alrededor planetas más grandes que la Tierra con órbitas más pequeñas que la de Mercurio”. De cualquier modo, el investigador del IAC cree que, “si todavía no hemos encontrado un sistema semejante al nuestro, no es porque no existan sino, sobre todo, porque aún no tenemos la capacidad de detectarlo”.
PLANETAS HABITABLES
Pero la gran pregunta es ¿existen exoplanetas capaces de albergar vida? El asunto es complicado. Para ser considerado como habitable, un planeta debería ser rocoso, tener una masa de entre 1 y 10 veces la de la Tierra, un tamaño lo suficientemente grande como para albergar su propia atmósfera, pero no tan masivo como para acumular demasiado hidrógeno.
Además, el planeta debe estar en la zona de habitabilidad del sistema, también llamada zona Goldilocks, que es el área alrededor de una estrella donde el agua puede encontrarse en estado líquido. Si el planeta se encuentra muy cerca de la estrella, el agua estaría en estado gaseoso y, si está lejos, se congelaría.
Teniendo en cuenta estos parámetros, el Laboratorio de Habitabilidad Planetaria de la Universidad de Puerto Rico, en Arecibo, elaboró hace dos años un catálogo de habitabilidad de los exoplanetas. El resultado fue que, de 700 exoplanetas analizados, solo dos cumplían requisitos de habitabilidad, en concreto son los planetas Gliese 581d y HD 85512b, ambos muy similares a la Tierra. No obstante, el catálogo identifica más de 15 exoplanetas y 30 satélites de exoplanetas, o exolunas, como candidatos potencialmente habitables.
Ana Heras, señala que “hay otros muchísimos factores a tener en cuenta para hablar de habitabilidad, por ejemplo, la radiación y actividad de su estrella o si el planeta está tan ligado a la estrella que no gira sobre sí mismo y solo hay una cara que mira permanentemente a la estrella. También depende de las fuerzas de marea y mucho del tipo de atmósfera que tenga el planeta”.
Varias de las misiones que podrían aprobar la NASA y la ESA para los próximos años contemplan hacer espectrometría de exoplanetas similares a la Tierra para analizar la composición de sus atmósferas y buscar componentes importantes para la presencia de vida como oxígeno, dióxido de carbono y ozono. La investigadora de ESTEC cree que se trata “de una cuestión de desarrollo tecnológico y dinero porque habría muchísimos planetas que analizar y tal vez solo podamos observar algunos de ellos. Así que sería como comprar un billete de lotería”.
Por todo ello, confirmar la habitabilidad de algún exoplaneta o encontrar el rastro de alguna forma de vida es, a corto plazo, un sueño imposible. “Se sabe qué es lo que se tendría que medir, otra cosa es que dispongamos de la precisión necesaria”, señala Roi Alonso, quien añade que, “para poder detectar rastros de vida en un exoplaneta, tendría que producirse un cambio tecnológico que ahora no podemos ni imaginar. Deberíamos tener unos detectores muchísimo más sensibles y estables”, concluye el investigador del IAC.