Buscando una nueva Tierra

Por Ramón Rey

Desde el inicio de los tiempos la humanidad se ha planteado diversas cuestiones tales como, “¿De dónde venimos?”, “¿Por qué estamos aquí?”, “¿Estamos solos en el universo?”. Durante siglos hemos tratado estos asuntos desde un enfoque filosófico y, sólo en tiempos recientes, la ciencia intenta dar respuesta sino a todas, al menos alguna de estas preguntas.

Uno de los temas que está más de moda, en el ámbito de la divulgación científica, es la búsqueda y descubrimiento de planetas extrasolares, también llamados exoplanetas. Es un tema que además goza de una buena acogida, ya que resulta fácil fantasear acerca de viajes a otros mundos, la colonización del Universo y, ¿por qué no?, la posibilidad de descubrir vida fuera de nuestro planeta.

¿Pero qué es un exoplaneta?, ¿Son todos iguales o hay diferentes tipos?, ¿Existen posibilidades reales de que alguno de ellos sustente formas de vida alienígenas o de que al menos sea potencialmente habitable por la especie humana? ¿Podemos esperar tropezarnos con vida inteligente o como mucho encontraremos tertulianos de Telecinco?

MUNDOS LEJANOS

Un planeta extrasolar es, como su nombre indica, un planeta que no orbita nuestro Sol y que por tanto se encuentra fuera del Sistema Solar. A pesar de que hace siglos que se especula con su existencia, no se confirmó el primer descubrimiento hasta 1992, cuando se anunció la presencia de tres cuerpos planetarios orbitando el púlsar PSR B1257+12, una estrella de neutrones de la constelación de Virgo. El primer descubrimiento de un planeta orbitando una estrella de secuencia principal similar a nuestro Sol fue anunciado el 6 de octubre de 1995, 51 Pegasi b denominado informalmente como Belerofonte se encuentra a unos 50 años luz en la constelación de Pegaso. A un ritmo lento al principio y que crece exponencialmente conforme avanzan los medios técnicos, se han confirmado a día de hoy más de 1800 planetas extrasolares, con unos 3200 candidatos que necesitan ser verificados.

No todos los exoplanetas son iguales ni mucho menos, del mismo modo que existen diferencias notables entre planetas como la Tierra y Saturno, hemos encontrado fuera de nuestro vecindario estelar gigantes gaseosos más masivos incluso que Júpiter, llegando en algunos casos a poseer una masa 13 veces superior a la de nuestro planeta joviano más próximo (aunque en estos casos tan extremos probablemente se traten de enanas marrones, “estrellas fallidas” sin masa suficiente para mantener las reacciones de fusión del hidrógeno en su núcleo). Debido a que cuanto más masivo es un planeta más fácil es detectarlo y confirmar su existencia, la mayoría de los planetas que hemos confirmado fuera de nuestro sistema solar son precisamente de este tipo.

Dentro de los gigantes gaseosos también hay distintas clases. Es el caso de TrES-2b, un “júpiter caliente” (planetas de una masa similar a Júpiter pero que orbitan cerca de sus estrellas) descubierto en 2006 y que es más negro que el carbón y con un resplandor levemente rojizo.

Representación del planeta TrES-2b

Además de los homólogos a nuestros gigantes gaseosos también existen y han sido descubiertos exoplanetas de tipo rocoso. Cada nuevo descubrimiento significa reconsiderar todas las teorías existentes hasta el momento acerca de la formación de los sistemas planetarios, ya que no siempre tenemos explicaciones para la existencia de algunos de estos mundos. Es el caso de la supertierra Kepler-10c, que con 17 veces más masa que nuestro planeta por sólo el doble de su tamaño supone todo un desafío al conocimiento que tenemos actualmente. El motivo es que hasta ahora se creía que este tipo de planetas sencillamente no podían existir, ya que se pensaba que la enorme fuerza gravitacional de un cuerpo tan masivo llevaría a la formación de un gigante gaseoso. Y las diferencias entre los planetas rocosos no son menos extremas que en el caso de los jovianos: en el otro extremo nos encontramos casos como Kepler-37b, significativamente más pequeño que Mercurio. Cada vez más planetas de este tipo son descubiertos y se piensa que su composición es muy similar a la de la Tierra por lo que es muy probable que nuestro sistema solar no sea tan particular como podía parecer.

MUNDOS EXTREMOS

Pero si en un mismo sistema solar como el nuestro nos podemos encontrar una gran variedad de cuerpos planetarios con características radicalmente distintas, las diferencias se acentúan cuando saltamos de un sistema a otro y más aún cuando las estrellas orbitadas son muy diferentes.

Así podemos encontrarnos algunos tan antiguos como PSR B1620-26 b; formado hace unos 12,2 millones de años esta datación implica que sólo habrían transcurrido unos dos mil millones de años desde el Big Bang, cuando la Vía Láctea estaba aún en su infancia. En contraste también tenemos “recién nacidos” como LkCa 15 b, un mundo en formación a unos 450 años luz de la Tierra a partir del disco de polvo circumestelar de una estrella (LkCa) que es asimismo muy joven.

Los hay muy livianos (algunos de una densidad similar a la del corcho), muy pesados, muy calientes o muy fríos, pero algunos directamente parecen salidos de la imaginación de un escritor de ciencia-ficción. Es el caso de WASP-12b, un planeta que está siendo engullido por su estrella y que ha perdido ya tanto material que ha adquirido forma ovalada.

Se piensa que Upsilon Andrómeda b, situado a 44 años luz de la Tierra en la constelación de Andrómeda tiene su marea acoplada (muestra siempre la misma cara a su estrella, como la Luna con la Tierra), esto provoca que una de sus caras esté caliente como la lava, mientras que la temperatura de la otra se encuentra por debajo de los 0ºC. Un mundo de hielo y fuego.

Otro ejemplo de mundo extremo es aquel que orbita un púlsar (como los que orbitan al ya citado PSR B1257+12). Estos planetas de auténtica pesadilla reciben de su cadavérica estrella un cóctel letal de rayos X y partículas cargadas, una estrella con un brillo tan débil que a duras penas puede proyectar una sombra en su superficie.

Tatooine, el planeta de Luke Skywalker mostraba en sus cielos un sistema de estrellas binario, pero eso no es nada si lo comparamos con HD 188753, un sistema de tres estrellas situado a 150 años luz de la Tierra y que está orbitado por un planeta muy similar a Júpiter.

PLANETAS ERRANTES

Representación artística de un planeta interestelar.

Pero existe un tipo de planetas todavía más extraños y perturbadores, son los llamados planetas interestelares o planetas errantes. Estos cuerpos poseen una masa equivalente a la de un planeta pero no se encuentran orbitando ninguna estrella, vagan por el universo como fantasmagóricos espectros sin rumbo.

Algunos astrónomos creen que estos objetos fueron una vez planetas ordinarios pero fueron sacados de su órbita y condenados a deambular por el universo eternamente. Otros argumentan que no deben ser considerados planetas ya que también pudieron ser 

generados de una forma similar a la formación de las estrellas. 

¿DÓNDE BUSCAMOS?

Las estrellas de poca masa, similares a nuestro Sol (estrellas de secuencia principal de categorías espectrales F, G o K) son los principales viveros de planetas extrasolares a día de hoy, esto se debe a que nuestros esfuerzos se han concentrado fundamentalmente en observar este tipo de estrellas. El motivo es puramente práctico: los datos indican que las enanas rojas (tipo espectral M y las más comunes en el Universo) en el mejor de los casos son orbitadas por planetas muy pequeños y por tanto difíciles de detectar; por otra parte las técnicas de detección son poco útiles a la hora de buscar planetas orbitando estrellas del tipo A o de masa superior.

MODOS DE DETECCIÓN

La observación directa de los exoplanetas es una empresa sumamente complicada. Hay que tener en cuenta que las estrellas brillan en órdenes de magnitud que suelen ser miles de millones de veces mayores de lo que pueden hacerlo los planetas, que apenas emiten luz por sí mismos y sólo son visibles por la reflexión del resplandor de su estrella. E incluso en los planetas con el albedo más alto la luz que pueden emitir estos palidece en comparación con la de aquellas. Debido a este inconveniente no más de una docena de planetas han sido fotografiados directamente. La mayoría de los descubrimientos se han hecho por medio de técnicas indirectas, entre las cuales cabe destacar las siguientes:

Velocidades radiales: Este método se basa en las perturbaciones que provoca la presencia del planeta en la órbita de su estrella. Del mismo modo que la estrella tiene un efecto gravitacional sobre el planeta, éste también afecta la órbita de su compañera, orbitando realmente ambos cuerpos alrededor del centro de masas común. Por supuesto dado que la masa de la estrella es mayor que la masa del planeta, este segundo efecto es más pequeño y difícil de observar. Y su observación no se basa en la posición sino en medir los pequeños cambios de la velocidad del astro. Las oscilaciones de la estrella se miden haciendo uso del efecto Doppler, así las líneas espectrales de la luz que nos llega de la estrella presentan un corrimiento al azul si la fuente emisora de la luz (la estrella) se acerca hacia nosotros (hay un aumento de la frecuencia aparente de la onda), y un corrimiento al rojo si la estrella se aleja (la frecuencia aparente disminuye). Este método tiene el inconveniente de que para que el cambio en la frecuencia sea apreciable el planeta debe ser muy masivo y orbitar cerca de la estrella, lo que limita los resultados que arroja.

Dentro de este método podemos hacer referencia a CARMENES, acrónimo de “Calar Alto high-Resolution search for M dwarfs with Exoearths with Near-infrared and optical Échelle Spectrographs” un espectrógrafo óptico-infrarrojo situado en Calar Alto (Almería) que nace como fruto de un consorcio formado por diez centros de investigación y universidades de primer nivel en España y Alemania, en colaboración con el Centro Astronómico Hispano-Alemán (CAHA). Este cazador de exoplanetas está previsto que empiece a funcionar este mismo año.

Astrometría: Nuevamente echa mano de la atracción gravitatoria que el planeta ejerce sobre la estrella y del movimiento de ambos sobre el centro de masa común. En este caso lo que se estudia es el cambio en la posición y oscilación de la estrella.

Tránsitos: En este método lo que se estudia son los pequeñísimos cambios en la luminosidad que nos llega de la estrella cuando el planeta se interpone entre el astro y la Tierra. Gracias a este método podemos llegar a conocer no sólo el tamaño del planeta, si no también la composición de su atmósfera (si la hubiere), debido a la variación del espectro luminoso que nos llega de su estrella. Los avances en fotometría nos permiten en la actualidad poder detectar planetas de tamaño terrestre.

EN LA BÚSQUEDA DE UN SEGUNDO HOGAR

Por supuesto una de las metas últimas de toda esta búsqueda es encontrar planetas similares a la Tierra, bien para poder ser colonizados en un futuro (muy) lejano, o bien porque en principio y con los datos que tenemos, son los primeros sitios donde debemos mirar si esperamos encontrar vida fuera de nuestro propio hogar. En este sentido y a medida que se amplía el catálogo de planetas extrasolares también vamos afinando cada vez más y descubriendo mundos más y más similares al nuestro. Las características que debemos buscar son en primer lugar que se encuentre en la zona habitable de una estrella de secuencia principal: aquella con un rango de temperaturas tal que permita la existencia de agua líquida en su superficie, ya que hasta donde sabemos éste es un requisito sine qua non para que la vida se desarrolle.

Pero con esto sólo puede que no sea suficiente. Lo ideal es que el planeta tenga una luna o sistema de lunas tal que ayude a mantenerlo geológicamente activo para que se genere un campo magnético que lo proteja de los rayos cósmicos y el viento solar. Además se necesita que no exista acoplamiento de marea con su estrella (que no muestre siempre la misma cara a su astro tal y como ocurre con la Luna y la Tierra), para que la temperatura sea homogénea y no nos encontremos diferencias extremas que lo hagan inhabitable. Por este mismo motivo su órbita debe ser poco excéntrica, más o menos circular.

Por supuesto la presencia de atmósfera (para lo cual el planeta debe estar dentro de un rango de tamaños determinado) y su composición es también importante.

Representación del supertierra Kepler 10-c.

Finalmente sería deseable que el planeta candidato tuviera por vecinos gigantes gaseosos que orbiten la estrella a una distancia mayor (como ocurre en nuestro sistema solar). La idea es que estos compañeros puedan servir como escudo, evitando que cualquier cuerpo a la deriva colisione y provoque un cataclismo en el planeta. Muy probablemente sin la protección de nuestros planetas jovianos yo no estaría hoy escribiendo esto ni ustedes leyéndolo.

Hasta ahora el planeta más similar a la Tierra que hemos encontrado, Kepler-438b, posee un Índice de Similitud con la Tierra (IST) del 88% (esto no es estrictamente un índice de habitabilidad por los diferentes criterios que se toman, pero sirve como indicativo), aunque existe un candidato a exoplaneta, no confirmado aún, con un IST del 98%. De confirmarse la existencia de KOI-4878.01, sería una posible exotierra.

Es de esperar que en el futuro los métodos de detección se refinen, que cada vez seamos capaces de encontrar más planetas extrasolares, más pequeños y de conocerlos cada vez mejor. Todo lo que necesitamos es encontrar un sólo planeta análogo a la Tierra, uno sólo, para saber por simple estadística que el universo está plagado de planetas en los cuales puede germinar la vida. Y más que probablemente sólo es cuestión de tiempo el dar con esa Tierra fuera de la Tierra.