viernes, 14 de agosto de 2015

Exoplanetas (1)

Los avances en materia de exploración de exoplanetas en el mundo de la radio astronomía son mas que espectaculares en nuestros tiempos... los últimos hallazgos no rivalidan la posibilidad de hallar planetas semejantes al nuestro... una maravilla de la humanidad que esta abriendo nuevas historias para el futuro...

Para cuando leas este artículo, el número de planetas descubiertos fuera de nuestro Sistema Solar podría haber rebasado los 2 000 (el 15 de junio era de 1 932). Nos referimos a estos planetas externos a nuestro Sistema como exoplanetas. Hace poco más de 20 años no sabíamos con certeza de la existencia de ningún exoplaneta. Pero la ciencia es muy poderosa: una vez que se encuentra la manera correcta de hacer las cosas (en este caso, cómo descubrir exoplanetas), muchos grupos comienzan a utilizar el método y los descubrimientos crecen de manera, podríamos decir, industrial.

¿Por qué a los astrónomos nos interesan los exoplanetas? Desde un punto de vista estrictamente astronómico, son cuerpos insignificantes que pesan típicamente entre una milésima y una millonésima de lo que pesa una estrella como el Sol. Más aún, no producen energía propia de manera importante y son sumamente difíciles de distinguir entre la radiación deslumbrante de sus estrellas. Por mucho tiempo los astrónomos nos conformamos con estudiar las estrellas, que son los cuerpos que producen energía e iluminan el Universo. Las estrellas son mucho más fáciles de estudiar que los oscuros y diminutos planetas, pero sospechábamos que, como nuestro Sol, las otras estrellas iban acompañadas de planetas, o mejor dicho, exoplanetas.



La vida necesita un planeta
Sabemos que la vida, al menos como la entendemos, se tiene que dar en un planeta. Esta condición viene de que para la vida es esencial que haya agua líquida. Sin ésta, los organismos no podrían metabolizar los alimentos ni eliminar las toxinas. Ahora bien, el espacio que hay entre las estrellas es demasiado frío y el agua sólo existiría en forma de hielo; mientras que en la superficie de una estrella la temperatura es demasiado elevada y el agua sólo existiría en forma de vapor. Así, para obtener las temperaturas intermedias que requiere el agua líquida es necesario un planeta que gire alrededor de una estrella y que, por lo tanto, no esté tan frío como el espacio, ni tan caliente como una estrella. De hecho, hay una zona alrededor de la estrella que se conoce como la zona de habitabilidad: la región donde puede haber agua líquida en los planetas. En nuestro Sistema Solar la zona de habitabilidad va de la órbita de Venus a la de Marte, con la Tierra convenientemente ubicada en medio. Estudiar exoplanetas es importante porque podrían albergar vida.

La búsqueda de exoplanetas tiene una larga historia pero hasta hace poco los telescopios e instrumentos utilizados no tenían la sensibilidad necesaria para detectarlos. De hecho, los primeros exoplanetas conocidos se detectaron indirectamente: no se observó el planeta, sino su débil influencia gravitacional sobre su estrella. La gravedad de una estrella es mucho más grande que la de los planetas, pero éstos, en su movimiento alrededor de la estrella, le imprimen un leve bamboleo. Técnicamente hablando, el exoplaneta y la estrella orbitan alrededor de un punto situado entre ambos, el centro de masa, que está mucho más cerca de la estrella que de los posibles planetas, por eso el bamboleo de la estrella es pequeño. Este movimiento puede medirse estudiando la luz que emite la estrella. Lo que buscamos en la radiación es el llamado efecto Doppler: cuando la estrella se aleja, la longitud de las ondas electromagnéticas que emite se hace más larga, mientras que cuando la estrella se acerca la longitud de onda se hace más corta (como ocurre con el ruido de un vehículo que nos rebasa: cuando se acerca se oye más agudo y cuando se aleja más grave).
Los primeros exoplanetas
Como ocurre frecuentemente en las ciencias los primeros descubrimientos ocurrieron de manera fortuita cuando se estudiaba otra cosa. En 1992, mientras observaban en ondas de radio el pulsar llamado PSR1257 +12, Aleksander Wolszczcan, del Observatorio de Arecibo, Puerto Rico, y Dale Frail, del Observatorio Nacional de Radioastronomía, en Socorro, Nuevo México, encontraron que el pulsar se bamboleaba periódicamente, lo que sólo se podía explicar si lo orbitaban dos planetas con masas de unas cuatro veces la de la Tierra. Desde entonces se ha encontrado un solo ejemplo más de pulsar con exoplanetas. Los pulsares son lo que queda de la explosión de estrellas 10 o más veces más masivas que el Sol. Esta explosión, conocida como supernova, es tan violenta que los planetas que giran alrededor de la estrella deberían evaporarse. No se sabe bien por qué existen estos exoplanetas (hay varias teorías en competencia). En vista de la escasez de casos y de que la radiación del pulsar debe dejar estos exoplanetas más estériles que un bisturí antes de la operación, no se ha hecho mayor esfuerzo para encontrar más ejemplos.

La primera detección de exoplanetas girando alrededor de una estrella normal ocurrió en 1995, cuando los astrónomos suizos Didier Queloz y Michel Mayor detectaron un exoplaneta en órbita alrededor de la estrella 51 Pegasi, una estrella bastante parecida al Sol y situada a 50 años-luz de la Tierra. Queloz y Mayor en realidad estaban buscando una pequeña estrella en órbita alrededor de 51 Pegasi, pero su método era tan sensible, que les permitió detectar un cuerpo mucho más pequeño. Como en el caso de los pulsares, la detección se hizo de manera indirecta, a partir del bamboleo de la estrella.

Por supuesto, en aquella época todos los astrónomos pensábamos que los sistemas de exoplanetas serían parecidos a nuestro Sistema Solar, con planetas pequeños y rocosos (como la Tierra) cerca de la estrella y planetas grandes y gaseosos (como Júpiter) lejos de la estrella. Pero desde el primer descubrimiento se hizo evidente que esta suposición no era válida. El planeta de 51 Pegasi tenía una masa como de la mitad de la de Júpiter (así pues, era grande), pero completaba una órbita alrededor de su estrella en 4.2 días mientras que Júpiter la completa en 11.9 años. Esto implica que el exoplaneta está sumamente cerca de su estrella, a sólo una centésima de la distancia entre la Tierra y el Sol (los astrónomos llamamos unidad astronómica, UA, a la distancia entre la Tierra y el Sol). En contraste con el exoplaneta de 51 Pegasi, Júpiter está a cinco UA del Sol, o sea, unas 500 veces más lejos de su estrella.

A partir del descubrimiento de Queloz y Mayor, rápidamente se empezaron a descubrir más y más exoplanetas. La mayoría de los primeros exoplanetas tienen una masa parecida a la de Júpiter, pero orbitan muy cerca de sus estrellas, y por lo tanto están muy calientes. Se les conoce como “Júpiteres calientes”.

Estos resultados fueron algo decepcionantes para los astrónomos interesados en la posibilidad de vida extraterrestre. Aquellos exoplanetas no tenían superficie sólida, sino que, como Júpiter, eran bolas gigantescas de gas que además estaban muy calientes. Sin embargo, fue fácil entender que se trataba de lo que en la ciencia se conoce como un sesgo observacional. La técnica que estábamos empleando hasta ese momento favorecía la detección de planetas que fueran 1) grandes —para que su gravedad afectara lo más posible a su estrella—, y 2) cercanos a su estrella —porque la gravedad disminuye con la distancia—. Júpiter pesa unas 300 veces lo que pesa la Tierra, y era de esperarse que se detectaran primero exoplanetas similares a él, pero cercanos a su estrella. Supongamos que arrojamos al mar una red con huecos de 20 cm. Al final de la pesca descubrimos que sólo sacamos peces de más de 20 cm, lo que no quiere decir que no haya peces más pequeños, sino que para sacarlos necesitamos una red más fina. Para encontrar exoplanetas más pequeños y más alejados de su estrella —más parecidos a la Tierra— hacía falta desarrollar otro método de detección.

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