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En 25 años hemos descubierto Miles de  Exoplanetas alrededor de otras estrellas. Tan lejos ¿cómo podemos descubrirlos?

Creada16-12-2019
Modificada16-12-2019
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Agosto3

Reseña del Documental Cazadores de Planetas de la serie Universo Vivo

Cazadores de Planetas

Documental de la serie Universo Vivo (E1, 2.018), en el que se recrea una hipotética misión a un exoplaneta y se explican las formas en que podemos localizar planetas en otros sistemas estelares.

En la Tierra ha existido Vida a lo largo de casi 4.000 Millones de años. Apenas llevamos un par de siglos estudiándola con criterios científicos y lo que hemos descubierto es que la Vida ha evolucionado desde simples virus y bacterias hasta una casi infinita variedad de seres vivos que pueblan los rincones más recónditos del planeta. Incluso los lugares más inhóspitos.

Si este milagro se ha producido en la Tierra, es probable, casi seguro, que se habrá producido en muchos otros planetas del Universo.

Algún día enviaremos nuestras naves a otras estrellas, y allí encontraremos sistemas planetarios. Y en ellos, tal vez, encontremos Vida.

Será una Vida muy diferente a la nuestra, tanto como la diferencia entre los seres vivos que podemos encontrar viviendo en zonas tropicales o glaciales, en fondos marinos o en grutas subterráneas, en las orillas de los ríos o en géiseres de agua hirviendo.

Pero de todas las estrellas que nos rodean ¿a dónde deberíamos dirigir nuestras naves?

El Bamboleo de las Estrellas

Algunos astrónomos intentaron buscar exoplanetas, planetas en torno a estrellas distintas que el Sol. La tarea, en principio, parecía imposible. Un planeta no brilla, sólo refleja una minúscula parte de la luz que recibe de su estrella, y ese tenue brillo sería imperceptible contra la intensa luminosidad de su estrella.

Quizás no puedan ser vistas, pero su presencia podría ser detectada. Cuando un planeta orbita una estrella, ésta se mueve ligeramente. La estrella no permanece estática con el planeta a su alrededor, sino que ambos cuerpos orbitan alrededor del baricentro del sistema.

Órbitas alrededor del Baricentro

La misma Tierra, mientras la Luna la orbita, también experimenta una pequeña órbita alrededor del Baricentro del sistema Tierra-Luna. Y la Tierra, con lo pequeña que es, hace que el inmenso Sol se desplace unos pocos metros de su posición. Es un movimiento casi imperceptible, pero si se tratara de un planeta más grande, como Júpiter, el movimiento sería más acusado.

En 1.994, el astrónomo Didier Queloz estudió un centenar de estrellas esperando encontrar esos ligeros desplazamientos. Y tras unas pocas observaciones encontró una estrella cuya velocidad cambiaba, muy ligeramente, de forma periódica.

Había encontrado el primer exoplaneta.

A partir de sus observaciones pudo determinar el período orbital, las masas de la estrella y el planeta y la distancia a la que éste orbitaba alrededor de su estrella.

El 6 de Octubre de 1.995 se publicaron los resultados, y el planeta fue bautizado como Belerofonte (posteriormente rebautizado como Dimidio).

Era un Planeta Gigante, como Júpiter, probablemente, como él, un Gigante Gaseoso, pero estaba MUY cerca de su estrella, apenas tardaba 4 días en orbitarla.

Hasta entonces se pensaba que los planetas gigantes sólo podrían formarse en órbitas mucho más alejadas, como Júpiter, que está a más de 700 Gm del Sol, pero Belerofonte estaba tan cerca que su superficie debería estar a más de 2.000 grados.

Al estar tan cerca de su estrella, muy probablemente tendrá la rotación capturada, tal como la Luna, dando siempre la misma cara al Sol. Y también, con bastante seguridad, las radiaciones y el Viento Solar habrán arrancado la atmósfera del planeta dejando sólo la parte rocosa, convirtiéndolo, según la Clasificación de los Planetas, en un Gigante Rocoso.

El Parpadeo de las Estrellas

En 1.999 existía un intenso debate entre los astrónomos. Algunos pensaban que sí, que se habían descubierto exoplanetas, pero otros eran más escépticos y pensaban que podía tratarse de estrellas pulsantes, que aumentaban y disminuían de tamaño de forma periódica, alterando el espectro cromático según la superficie se expandiera o contrajera.

El astrónomo David Charbonneau intentó observar por separado la luz reflejada por un planeta, pero al no conseguirlo decidió afrontar el reto de otra forma. ¿Qué ocurriría si un planeta pasara por delante de su estrella?

Tránsito de un Planeta a través de una EstrellaObservando con precisión la estrella HD 209458, de la que se sospechaba que tenía un exoplaneta, detectó que su luminosidad descendía ligeramente, y eso demostró que, efectivamente, se trataba de planetas que pasaban entre la estrella y nosotros.

Con este método no sólo podíamos calcular la masa de los planetas, también su tamaño, lo que nos permitió calcular su densidad y confirmar que se trataba de Gigantes Gaseosos similares a Júpiter.

Pero encontrar planetas más pequeños, similares a la Tierra, es una tarea mucho más difícil.

Planetas Habitables

La Tierra es el único planeta del que sabemos con seguridad que existe la Vida. Y para que sea habitable colaboran varios factores importantes. Su tamaño, la distancia al Sol que lo mantiene a una temperatura templada, y su atmósfera, en la que se manifiestan procesos que contribuyen a la habitabilidad del planeta.

Uno de estos procesos es el Ciclo Bioquímico del Carbono.

El Carbono, en forma de CO2, atrapa el calor del Sol, provocando un intenso Efecto Invernadero. Sin él la temperatura de la superficie terrestre sería mucho más baja. 

La vegetación de la Tierra asimila ese CO2 por medio de la respiración y la fotosíntesis. Todo el CO2 de la atmósfera es reciclado aproximadamente en 10 ó 12 años, pero una cantidad equivalente es devuelta cada año a la atmósfera al morir las plantas o servir de alimento de herbívoros, insectos, hongos o bacterias.

Aparte del Ciclo Bioquímico, también existe el Ciclo Geoquímico del Carbono. El CO2 es absorbido por el agua y los minerales, formando silicatos que contienen gran cantidad de CO2 y lo conservan durante millones de años. Este ciclo se cierra cuando se producen erupciones volcánicas causadas por el movimiento de las placas continentales que devuelven a la atmósfera gran cantidad de CO2.

La Zona Habitable del Sistema Estelar

La temperatura de la Tierra depende de la cantidad de radiación solar que emite el Sol y de la distancia a la que se encuentra.

Antes se pensaba que la Distancia era un factor muy estrecho, y que una diferencia de pocos millones de Kilómetros podría hacer que la Tierra fuera inhabitable, bien sea por demasiado fría o demasiado caliente.

Pero el Geocientífico Jim Kasting ha estudiado el Ciclo Geoquímico del Carbono y ha descubierto que existe un factor de retroalimentación que hace que la temperatura global de la Tierra podría estabilizarse aún cuando se encontrara a una distancia muy diferente de la que está del Sol.

Si la Tierra estuviera más lejos recibiría menos radiación solar, la Tierra se cubriría de Hielo, habría menos vegetación y las montañas, aisladas por gruesos glaciares, dejarían de absorber CO2. Pero la aportación geotectónica de CO2 a la atmósfera, por medio de volcanes, sería la misma. Eso haría que el CO2 aumentara en la atmósfera, y el Efecto Invernadero actuaría volviendo a calentarla.

Por contra, si estuviera más cerca del Sol, la Tierra se calentaría, aumentaría la vegetación y las reacciones químicas que absorberán CO2 de la atmósfera, disminuirá la potencia del Efecto Invernadero y la Tierra volverá a una temperatura más habitable.

Con este efecto de retroalimentación, el margen de Habitabilidad del Sistema Solar en bastante más amplio de lo que se pensaba, y esa misma amplitud podemos aplicarla al estudio de los exoplanetas que descubramos en otros sistemas estelares, por lo que la probabilidad de encontrar planetas habitables es bastante mayor de lo que se había pensado hasta ahora.

El Buscador de Planetas

Encontrar planetas Gigantes era difícil, pero se consiguió.

Encontrar planetas pequeños, del tamaño de la Tierra, es mucho más difícil.

En el año 2.009 se lanzó al espacio el Telescopio Espacial Kepler, dotado con las cámaras más potentes y sensibles, capaz de detectar el tránsito de planetas terrestres por delante de su estrella.

Campo de EstrellasDurante cuatro años, Kepler apuntó a una región específica del espacio tomando una fotografía cada 30 segundos, y detectó 4.000 estrellas en las que se producían tránsitos periódicos, y por otros medios se ha confirmado que más de la mitad de ellos son planetas auténticos. Muchos del tamaño de la Tierra.

También encontró otros tipos de planetas desconocidos hasta entonces, como Kepler 10b, a los que por sus características llamaron Planetas de Lava. Están tan cerca de su estrella que la temperatura en su superficie es suficiente incluso para fundir el Hierro.

Los resultados conseguidos en una pequeña porción del firmamento permitieron extrapolar la población de exoplanetas que tendrá, aproximadamente, la Vía Láctea.

Prácticamente cada estrella que vemos en el firmamento tiene a su alrededor al menos UN planeta.

El 25% de los planetas son del tamaño de la Tierra.

Y entre el 22 y el 25% de ellos se encuentran en la zona templada de su sistema estelar.

Las Estrellas más Comunes

Durante mucho tiempo se ha pensado que el Sol es una estrella promedio, y que la mayoría de las estrellas de la Vía Láctea eran estrellas similares al Sol.

No es cierto. La mayoría de las estrellas, el 70%, son Enanas Rojas. Tienen un cuarto del tamaño y la masa del Sol, y sólo emiten una milésima parte de su energía.

El planeta Kepler 186F orbita una Enana Roja a 500 al de la Tierra. Es del tamaño de la Tierra y está a la distancia adecuada para tener agua líquida en su superficie. Pero esa distancia es tan corta que muy probablemente el efecto marea habrá frenado la rotación del planeta y tendrá un hemisferio siempre bajo los rayos de su sol, y el opuesto en una noche eterna.

Entre ambos hemisferios habrá una acusada diferencia de temperaturas que generará intensos vientos en la zona intermedia y que igualará las temperaturas entre ambos hemisferios.

Campo Magnético de la TierraPero el mayor problema para su habitabilidad podría ser que al rotar tan despacio las corrientes magmáticas serán muy débiles y seguramente no tendrán fuerza suficiente para generar un Campo Magnético lo bastante fuerte para proteger su atmósfera de las radiaciones solares, por lo que poco a poco iría perdiendo su atmósfera.

En contra de lo que afirma el documental, yo creo que la rotación por sí sola no generaría un campo magnético tan intenso. Lo que hace que el campo magnético de la Tierra sea tan intenso es la Luna, que con su fuerza de atracción hace que el núcleo sólido de la Tierra ruede por dentro del núcleo líquido provocando intensas corrientes que generan el Campo Magnético. Como explico en El Corazón Excéntrico de la Tierra.

Además, las Enanas Rojas son mil veces más débiles que el Sol pero son más activas y experimentan frecuentes episodios de deflagraciones solares que, tan cerca de un planeta, le podrían despojar en poco tiempo de su atmósfera.

A comienzos de 2.016, un telescopio apuntó durante cuatro meses a nuestra vecina más cercana, a 4'25 al de la Tierra, la Enana Roja Próxima Centauri.

Con las más precisas observaciones se detectó que experimentaba un ligero balanceo provocado por un planeta en su órbita. Y los cálculos indicaron que es un planeta del tamaño de la Tierra y que orbita en la zona templada de su sistema estelar, a la distancia adecuada para tener agua líquida.

¿Tendrá también atmósfera? ¿Podría albergar Vida?

El Aire de los Planetas

La atmósfera de los planetas podría dar mucha información sobre ellos. Podría darnos información de los gases que la componen. Algunos de esos gases pueden ser producidos por procesos geológicos, pero otros, como el Oxígeno y el Metano, indicarían que también ocurren procesos biológicos.

Lo que significaría que existe Vida.

En el año 2.000, David Charbonneau dirigió el Telescopio Espacial Hubble hacia Osiris, un Gigante Gaseoso que transitaba ante su estrella cada 3'5 días.

Razonó que cuando Osiris transita ante su estrella, también los rayos de la estrella atravesarían la atmósfera de Osiris antes de dirigirse hacia nosotros. Y al hacerlo absorbería varias longitudes de onda específicas, lo que permitirá conocer cuáles son los elementos que componen la atmósfera.

La variación espectroscópica es mínima, han hecho falta varios meses de observaciones y un año de análisis para detectar la presencia de Sodio en la atmósfera de Osiris, pero aún falta mucho para que podamos conocer su composición de forma más precisa.

Cegados por la Luz de las Estrellas

Por muy débil que sea la luminosidad de una estrella, es millones de veces mayor que la de los planetas que la orbitan. Distinguir un planeta contra el cegador resplandor de su estrella es una tarea muy difícil.

Coronógrafo del Telescopio Espacial James WebbEl Telescopio Espacial James Webb, aún en construcción, está dotado de coronógrafos, unos obturadores que ocultan la luz de la estrella permitiendo que las cámaras puedan captar la luz reflejada en los planetas.

Además, el Webb tiene un receptor que ve las radiaciones infrarrojas, lo que permitirá observar los exoplanetas en una longitud de onda que puede dar bastante información sobre la temperatura de la superficie y detectar la presencia de varios gases, como el Amoníaco o el Ozono, que emiten su espectro en esta frecuencia.

Cuando por fin se lance al espacio y entre en funcionamiento, el James Webb nos abrirá una ventana para descubrir muchos más planetas, estudiar sus características y determinar el destino de nuestras primeras misiones de exploración interestelar.

En mi opinión

Es un documental MUY bueno y recomendable. Describe muy bien los métodos usados por los astrónomos para encontrar exoplanetas. Y la información que da sobre los porcentajes de estrellas y planetas similares al Sol y la Tierra es de gran interés.

Además se incluye una narración, medio ciencia-ficción, sobre una hipotética misión interestelar, La Misión Minerva, fechada dentro de unos 150 años. ¡Ojala que la realidad supere a la Ciencia-ficción!

Ver Ficha de Cazadores de Planetas de la serie Universo Vivo

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