PLANETAS EXTRASOLARES

Búsqueda de cuerpos errantes alrededor de otras estrellas

Por Hugo Jara Goldenberg

Artículo publicado en la revista de divulgación astronómica Argo Navis (Nº 13)

Una versión más actualizada de este artículo puede verse aquí

A diferencia de nosotros, ciudadanos del siglo XXI que vivimos inmersos en un mundo cada vez más tecnificado y artificial, nuestros antepasados llevaban una existencia más simple y en estrecha comunión con la naturaleza, en especial con las estrellas. La contemplación del cosmos era para los pueblos antiguos una actividad importante para su plenitud espiritual y vital para la sobrevivencia.

Después de observar con atención los cielos, pronto se dieron cuenta que el desplazamiento de las estrellas poseía cierta regularidad, manteniendo éstas fijas sus posiciones en la bóveda celeste. Sin embargo, algunos objetos estelares rompían ese esquema y se desplazaban contra el fondo estrellado. Los antiguos griegos identificaron a cinco de estos cuerpos y los llamaron planetas, que quiere decir errantes. Posteriormente fueron bautizados con los nombres de Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno, y su estudio fue muy importante en el desarrollo de las primeras cosmovisiones.

El avance de la astronomía, y su consolidación definitiva como ciencia a partir del siglo XVI, principalmente gracias al aporte de personajes como Nicolás Copérnico, Galileo Galilei, Johannes Kepler e Isaac Newton, permitió conocer en detalle la morfología del Sistema Solar y la verdadera naturaleza de los cuerpos errantes. En definitiva, nuestra vecindad cósmica estaba conformada por el Sol, rodeado por un séquito de planetas: La Tierra, los cinco vagabundos estelares conocidos desde la antigüedad y aquellos que se fueron revelando en la era del telescopio.

Cuando posteriormente se descubrió que todas las estrellas que vemos en los cielos son semejantes a nuestro Sol, tomó cuerpo una interrogante que por milenios había embriagado la imaginación de muchos pensadores: ¿Estamos o no solos en el universo? Ya en la antigua Grecia, algunos filósofos se habían planteado esta pregunta y en las postrimerías del renacimiento el intelectual y místico Giordano Bruno fue quemado en la hoguera por sostener ideas tan perturbadoras como que “el espacio y el universo son infinitos; existe una infinidad de mundos análogos al nuestro; y estos innumerables mundos están habitados”.

Hasta ese momento, la idea de la multiplicidad de planetas no era más que una especulación filosófica, pero ahora, a la luz del conocimiento científico, se transformaba en una pregunta perfectamente válida. Si todas las estrellas que vemos en los cielos son similares a nuestro Sol, entonces al igual que éste, también ellas pueden poseer objetos orbitando a su alrededor. Y ya que la vida, tal como la conocemos, sólo puede desarrollarse en los planetas (o eventualmente en los satélites de éstos), quizás en otros lugares del universo podrían existir mundos como el nuestro, en donde pudo surgir y prosperar la vida.

Difíciles de observar

Durante siglos, muchos astrónomos intentaron observar planetas orbitando otras estrellas, sin embargo, la detección de esos hipotéticos cuerpos no resultaba ser una tarea fácil. Pretender observar a un planeta extrasolar (o exoplaneta) directamente, es muy difícil debido a la gran luminosidad de su estrella. Es como intentar ver a una luciérnaga revoloteando alrededor de un farol de alumbrado público desde una distancia de varios kilómetros.

Fue necesario esperar a que la tecnología permitiera la construcción de potentes telescopios y que se desarrollaran nuevas técnicas de observación, para obtener los primeros resultados. A fines de los años 80 del siglo pasado, se inició la búsqueda sistemática de estos cuerpos, y en el año 1995 la comunidad científica se estremeció cuando se anunció el descubrimiento del primer planeta extrasolar. El equipo investigador liderado por Michael Mayor y Didier Queloz descubrió e identificó un cuerpo, de naturaleza planetaria, orbitando entorno a la estrella 51 Pegasi.

A partir de este hallazgo, la búsqueda de exoplanetas se ha convertido en una de las actividades más cautivantes de la astronomía moderna y una cantidad creciente de astrónomos se dedican a esta cacería estelar. Ya se han descubierto más de 200 planetas extrasolares, y el número se incrementa rápidamente.

Sin embargo, ninguno de estos planetas se ha podido observar visualmente, y su presencia sólo se ha podido establecer de manera indirecta. La principal dificultad para captarlos, no es por su pequeñez y opacidad, sino debido el gran resplandor y encandilamiento que produce su estrella madre. Con el desarrollo de una nueva generación de telescopios, principalmente aquellos que estarán en órbita fuera de la atmósfera terrestre, se cree que será posible observar visualmente planetas orbitando otras estrellas. Como un adelanto de aquello, el telescopio espacial Spitzer, ha logrado las primeras imágenes de exoplanetas en infrarrojo.

Métodos de detección indirectos

Ante la imposibilidad de identificarlos visualmente desde la Tierra, los astrónomos han debido recurrir a métodos indirectos de observación. Una de estas técnicas consiste en determinar movimientos anómalos en las estrellas, los cuales se pueden explicar debido a la influencia gravitacional que sobre ella ejercen los supuestos planetas. Esta perturbación se hace sentir como un tirón, que provoca en la estrella un movimiento de bamboleo, que visto desde la Tierra se manifiesta como un leve acercamiento y posterior alejamiento, el cual se puede medir como velocidad radial.

El primer exoplaneta fue encontrado mediante esta técnica, y en ese caso se descubrió que la estrella madre (51 Pegasi) presenta un cambio periódico de color cada 4,2 días, el cual explicado por el fenómeno físico conocido como efecto Doppler, puso en evidencia ese bamboleo cósmico, e indirectamente permitió conocer las características principales del cuerpo que lo provoca, es decir la masa y propiedades de la órbita del planeta extrasolar. La técnica de la velocidad radial es la más utilizada en la actualidad, y con ella se han descubierto la mayoría de los exoplanetas.

Otro método indirecto utilizado es el conocido como de tránsitos, el cual consiste en estudiar el oscurecimiento periódico de la estrella debido a que el planeta, durante su traslación, se ubica por delante de ella (observada desde la Tierra) y le provoca algo de sombra. Esta técnica es más prometedora que la de la velocidad radial, ya que permite conocer más información de los planetas. Al analizar el espectro de la luz de la estrella en las diferentes fases del tránsito es posible, incluso, conocer en parte la composición química del exoplaneta. Esta técnica será la más utilizada por la nueva generación de telescopios que se dedicarán a la búsqueda de estos objetos estelares.

Además de las dos técnicas indirectas ya descritas, existen otras tales como la de microlentes gravitatorias y la astrometría de precisión, las que aunque utilizadas en menos escala, a veces se complementan con las dos más populares y han permitido, después de una década de descubrimientos, ampliar de manera significativa nuestra visión acerca del universo.

Hasta el momento se han identificado más de 200 planetas extrasolares, muchos de ellos existiendo en sistemas planetarios (más de un planeta en torno a una estrella). También se han hallado objetos exóticos como planetas orbitando alrededor de estrellas de neutrones. O cuerpos errantes huérfanos, vagando solitarios en medio de la inmensidad interestelar. Otro descubrimiento interesante es que muchos planetas orbitan en torno a sistemas estelares múltiples, lo cual significa que desde la superficie de uno de ellos, se verían surcar los cielos a dos o más soles.

Sin embargo, ninguno de estos exoplanetas descubiertos se parece a los existentes en nuestro Sistema Solar. La mayoría son gigantes gaseosos muchos más grandes que Júpiter, que orbitan muy cerca de su estrella madre y lo hacen en trayectorias de gran excentricidad. Los pocos planetas de tipo rocoso encontrados son mucho más grandes que la Tierra y orbitan en condiciones muy distintas.

Este hecho, ha planteado un serio desafío a las teorías que explican la formación de los sistemas planetarios, las cuales se han formulado considerando principalmente el conocimiento alcanzado en el estudio de nuestro Sistema Solar, y según el cual los gigantes gaseosos se forman en la parte externa de los sistemas estelares, y en la zona interior se condensan sólo los planetas rocosos.

Planetas de tipo terrestre

La siguiente fase en la búsqueda de planetas extrasolares apuntará a encontrar cuerpos similares a los de nuestro Sistema Solar y en espacial aquellos de tipo terrestre, en los cuales puedan existir las condiciones para el surgimiento de la vida. Ya están en desarrollo una serie de proyectos que pondrán en el espacio a varios telescopios especialmente diseñados para tal propósito. La agencia espacial francesa tiene operando a la nave COROT (fue lanzada en diciembre del año 2006). Se trata de un telescopio que orbitando a 896 km. de altura, buscará planetas de tipo terrestre mediante la técnica del tránsito, en dos zonas específicas de nuestra galaxia. Por su parte la NASA, lanzará a fines del año 2007 a la nave KEPLER, un telescopio espacial cuya misión será muy parecida a la de los europeos.

Sin embargo, los proyectos más espectaculares, y que trabajarán en conjunto, serán las misiones DARWIN de la agencia europea y TPF (Terrestrial Planet Finder) de la NASA, previstas para operar a mediados de la próxima década y que no sólo buscarán planetas como el nuestro, sino que dispondrán de la tecnología para detectar evidencia de actividad biológica en sus atmósferas (trazas de oxígeno, dióxido de carbono, metano, agua y otros biomarcadores).

Como vemos, gran parte del esfuerzo científico y la capacidad tecnológica comprometida con las ciencias del espacio en los inicios del siglo XXI, están orientadas a la búsqueda de planetas extrasolares. Pero este es sólo el primer paso, la motivación de fondo de todo este esfuerzo es poder responder racionalmente a algunas preguntas vitales, que desde la noche de los tiempos han acompañado a la especie humana.

¿Qué es la vida?, ¿cómo se creó?, ¿es la vida un fenómeno frecuente en el cosmos?, o ¿hay seres inteligentes o civilizaciones en otros lugares del universo? son interrogantes que nos demuestran cuán arraigado está, en la esencia de nuestra humanidad, el deseo de acceder a los más profundos misterios de la naturaleza.