9 de febrero de 2010

Búsqueda de planetas extrasolares


Cuerpos errantes alrededor de otras estrellas

Por Hugo Jara Goldenberg

La primera versión de este artículo fue publicada en la revista de divulgación astronómica
Argo Navis (Nº 13)

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 por los romanos 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, Tycho Brahe, 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.

Infinidad de mundos

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 (1548-1600), fue llevado a juicio por la Inquisición romana y condenado a morir quemado en la hoguera por sostener, entre otras, ideas tan perturbadoras para su tiempo como que “el espacio y el universo son infinitos; existe una infinidad de mundos análogos al nuestro; y estos innumerables mundos están habitados”.

Durante milenios, la idea de la multiplicidad de planetas en el Universo no fue más que una especulación filosófica, pero a partir del siglo XVII, a la luz del nuevo 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

Por siglos, muchos astrónomos intentaron observar planetas orbitando otras estrellas, sin embargo, la detección de esos hipotéticos cuerpos no resultaba ser una tarea sencilla. Pretender visualizar a un planeta extrasolar (o exoplaneta) directamente, es muy difícil debido a la gran luminosidad de su estrella. Como alguien dijo, 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. Al momento de escribir este artículo ya se han descubierto 429 planetas extrasolares, y el número se incrementa rápidamente (ver la cantidad de exoplanetas descubiertos al día de hoy).

Sin embargo, pocos de estos planetas se han podido observar visualmente, y la presencia de la gran mayoría de ellos sólo se ha podido establecer de manera indirecta. Como ya se señaló, la principal dificultad para captarlos (además de su pequeñez y opacidad), la constituye 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 directamente planetas orbitando otras estrellas. Como un adelanto de aquello, el telescopio espacial Spitzer, ha logrado las primeras imágenes directas 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 descubierto mediante esta técnica, y en ese caso se observó 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 de este tipo de objetos.

Muchos de los exoplanetas identificados hasta ahora pertenecen a sistemas planetarios (con más de un planeta orbitando en torno a una estrella). También se han hallado objetos exóticos, como planetas orbitando alrededor de Estrellas de Neutrones o de Enanas Marrón. Además de cuerpos errantes huérfanos, vagando solitarios en medio de la inmensidad interestelar. Otro descubrimiento interesante es el que muchos planetas orbitan en torno a sistemas estelares múltiples, lo cual significa que desde la superficie de ellos, se verían surcar los cielos a dos o más soles.


Un desafio a las teorías vigentes

Sin embargo, pocos de estos exoplanetas recién descubiertos se parecen a los existentes en nuestro Sistema Solar. La mayoría de ellos son gigantes gaseosos, varias veces más grandes que Júpiter, que orbitan muy cerca de su estrella madre (a menor distancia que Mercurio del Sol), y lo hacen en trayectorias de gran excentricidad. Los pocos planetas de tipo rocoso encontrados son mucho más grandes que la Tierra y orbitan también en condiciones muy distintas a ella.

Esto confirma lo muchas veces ocurre en la ciencia: los nuevos descubrimientos plantean interesantes desafíos a las teorías vigentes. En el caso de los exoplanetas, la naturaleza de éstos ha puesto en entredicho a la explicación aceptada por la comunidad científica para la formación de los sistemas planetarios. La teoría oficial, la cual se ha formulado considerando principalmente el conocimiento alcanzado en el estudio de nuestro Sistema Solar, señala que los gigantes gaseosos (como Júpiter, Saturno Urano y Neptuno) se forman en la parte externa de los sistemas estelares, y en la zona interior se condensan sólo planetas de tipo rocoso (como Mercurio, Venus , la Tierra y Marte). Sin embargo, la gran mayoría de los exoplanetas descubiertos no respetan esta regla, puesto que como ya se señaló se trata de gigantes gaseosos (de tipo Júpiter pero mucho más grandes), que orbitan muy cerca de su estrella. ¿Será que en etapas avanzadas en la vida de las estrellas, los gigantes gaseosos se desplazan desde su ubicación inicial hacia órbitas más internas? Si eso sucediera en nuestro sistema planetario, la Tierra estaría en serio peligro ya que sería arrasada por la intromisión de los gigantes gaseosos, aunque claro eso ocurriría en cientos de millones de años más.


Planetas de tipo terrestre

La siguiente fase en la búsqueda de planetas extrasolares apuntará a encontrar cuerpos similares a los existentes en nuestro Sistema Solar y en espacial aquellos de tipo terrestre, en los cuales puedan existir las condiciones para el surgimiento de la vida. Además de los equipos de astrónomos que trabajan en este tema en los principales observatorios del mundo, ya están en desarrollo una serie de proyectos destinados a poner en el espacio a telescopios especialmente diseñados para participar de esta cacería de planetas.

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 del cielo.

Por su parte la NASA, puso en órbita heliocéntrica (alrededor del Sol) en marzo de 2009 a la nave KEPLER, un telescopio espacial cuya misión será explorar una zona especialmente elegida de nuestra Galaxia. Durante tres años, el telescopio Kepler observará alrededor de 100.000 estrellas parecidas a nuestro Sol, e intentará descubrir en ellas a planetas ubicados en lo que se conoce como zona de habitabilidad (región ubicada a una distancia tal de su estrella, que la temperatura permitiría la existencia de agua líquida). Un planeta rocoso orbitando en dicha zona, podría ser similar a la Tierra.

Pero la búsqueda de exoplanetas desde el Espacio no termina aquí, y ya se encuentran en pleno desarrollo proyectos aún más espectaculares, y que trabajarán en conjunto. Se trata de las misiones DARWIN de la ESA (Agencia espacial europea) y TPF (Terrestrial Planet Finder) de la NASA, que comenzarán a 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).

Conclusiones

Como vemos, gran parte del esfuerzo científico y la capacidad tecnológica comprometida con las ciencias del espacio en los inicios del siglo XXI, está orientada a la búsqueda de planetas extrasolares, tanto desde observatorios terrestres como de telescopios operando desde el Espacio.

Sin embargo, es importante destacar que esta búsqueda va más allá de lo exclusivamente científico, y quizá si la motivación de fondo de todo este esfuerzo, sea el 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 cuan arraigado está, en la esencia de nuestra ser, el deseo de acceder a la comprensión del fenómeno de la Vida, quizá si uno de los más profundos y inescrutables misterios de la naturaleza.

1 comentario:

Giovanni dijo...

Exoplanetas...tema muy interesante....me pregunto ¿qué pasará con la fé cristiana el día que se descubra vida en otro sistema?, probabilidades hay muchas, no obstante, la ciencia aún está en deuda con ese cuestionamiento gracias a los obstaculos interpuestos por la religión que todos conocemos, bueno espero estar vivo el día que se descubra vida en otro planeta, Hugo te felicito por las publicaciones que haces.