Septiembre 2, 2004
por Doug Vakoch
En un sorprendente seguimiento al anuncio de la semana pasada de que una “super-Tierra” ha sido descubierta alrededor de una estrella cercana, equipos adicionales de astrónomos han anunciado que otros dos planetas de tamaño similar han sido detectados. De los más recientes descubrimientos, uno circunda a una estrella semejante al sol, mientras que el otro orbita a una estrella enana roja. Ambos planetas recientemente anunciados son notablemente más chicos que la inmensa mayoría de otros planetas extrasolares detectados hasta ahora, siendo casi veinte veces la masa de la Tierra – comparable al tamaño de Neptuno. “Este descubrimiento demuestra que, como esperábamos, nuestra galaxia es rica en planetas como la Tierra”, explica el astrónomo Frank Drake, Director del Centro para el Estudio de la Vida en el Universo del Instituto SETI.
“Si observa a los más o menos 135 planetas extrasolares descubiertos hasta ahora, es claro que la naturaleza hace más de los planetas más pequeños que de los más grandes” dice Geoff Marcy de la Universidad de California en Berkeley, líder del equipo que descubrió un planeta alrededor de la estrella enana roja Gliese 436, localizada a 33 años luz de la Tierra. “Hemos encontrado más planetas del tamaño de Saturno que planetas del tamaño de Júpiter, y al parecer ahora hay más planetas del tamaño de Neptuno que los del tamaño de Saturno. Eso significa que hay una oportunidad de encontrar Tierras, y quizás más de ellas que todos los otros planetas que hemos descubierto hasta ahora”.
“Hace diez años no se sabía de ningún solo planeta que orbitara una estrella tipo solar, excepto aquellos en nuestro sistema solar”, dice Steven J. Dick, Historiador en Jefe de la NASA y autor del recientemente publicado libro
El Universo Vivo: la NASA y el Desarrollo de la Astrobiología. “Estos recién descubiertos son aún los más cercanos a la Tierra en tamaño. Es un paso más en la emocionante búsqueda de vida extraterrestre, que es apoyada por la NASA a través de su programa de astrobiología”.
Paul Davies, Profesor de Filosofía Natural en el Centro Australiano para la Astrobiología en la Universidad Macquarie, sugiere que los descubrimientos recientes tienen profundas implicaciones para las teorías de la formación de los planetas. Enfocándose en la manera en que las observaciones recientes desafían nuestro actual entendimiento de los sistemas planetarios, Davies sostiene que “estas últimas observaciones confirman que los planetas grandes que orbitan cerca a su estrella madre son una característica común de los sistemas planetarios. Tal configuración vuela en la cara de la teoría ortodoxa de la formación de los planetas, y busca desencadenar una revolución en nuestro entendimiento del como y donde se forman los planetas”.
¿Otras Tierras?
Pero exactamente ¿Cuán parecidos a la Tierra son estos planetas recién descubiertos? Eso permanece abierto a debate. “Es casi cierto que todos los planetas encontrados hasta ahora son gigantes de gas”, dice Marcy, hablando sobre descubrimientos anteriores de planetas alrededor de otras estrellas. “Pero estos nuevos son un enigma”, continúa. “Podrían ser gaseosos como Júpiter, pero también podrían tener un núcleo de roca congelada y una gruesa cubierta de hidrógeno y gas de helio, como Neptuno. O podrían ser una combinación de roca y hielo, como Mercurio”.
Todos los tres planetas del tamaño de Neptuno recientemente anunciados fueron descubiertos usando el
método de “velocidad radial”. Mientras los planetas orbitan sus estrellas, causan unas leves perturbaciones en la estrella con relación a la Tierra. Este leve movimiento rítmico, acercándose y alejándose alternadamente de la Tierra, se muestra como cambios en las emisiones espectrales de las estrellas. Al ver cuánto tiempo pasa antes de que el patrón se repita, los científicos pueden determinar cuánto le toma al planeta completar una órbita completa.
Usando el método de velocidad radial, los astrónomos pueden buscar un planeta alrededor de una estrella al observar los cambios en la luz estelar. Si el planeta circundante es lo bastante grande, los astrónomos pueden detectar cambios en la luz estelar causados por el “jalón” gravitacional del planeta sobre la estrella. Mientras la estrella se mueve hacia la Tierra, la luz estelar es cambiada hacia longitudes de onda azules. Mientras la estrella se aleja de la Tierra, el espectro cambia hacia longitudes de onda rojas. Todos los tres planetas más recientemente descubiertos orbitan sus estrellas madre en una órbita cercana. Es precisamente la estrechez de estas órbitas lo que hace posible detectar tales planetas usando el método de velocidad radial. A distancias mucho más grandes de sus estrellas, los planetas con la misma masa serían mucho más difíciles de detectar usando este método – y con los límites actuales de la tecnología de observación, quizás incluso se volverían invisibles.
Por ejemplo, el planeta recién descubierto alrededor de la estrella 55 Cancri semejante al Sol realiza una órbita completa en menos de tres días, en comparación al año de 365 días de la Tierra. Este planeta del tamaño de Neptuno circunda su estrella mucho más cerca de lo que la Tierra orbita al Sol. De hecho, circunda la estrella 55 Cancri a una distancia de 5.6 millones de kilómetros (3.5 millones de millas) – menos del 4% de la distancia entre la Tierra y el Sol. El otro planeta recién anunciado – el cual circunda la estrella Gliese 436 a una distancia de 4.2 millones de kilómetros (2.6 millones de millas) – también orbita a una rango relativamente corto, por lo menos al compararlo a los 149 millones de kilómetros (93 millones de millas) que separan a la Tierra del Sol.
Una de las restricciones del método de velocidad radial es que es altamente sensible a la distancia de los planetas de sus estrellas. Los planetas que orbitan sus estrellas madre a una distancia larga causan menos “jalón” gravitacional que los mismos planetas con órbitas más apretadas. De tal manera, para ser detectado con las tecnologías actuales, un planeta debe estar muy grande para ser detectado en una órbita distante alrededor de su estrella. “Podremos fácilmente detectar planetas de solo 10 veces la masa de la Tierra”, dice Marcy, y es optimista con respecto al futuro de la búsqueda de planetas. “Cuento con que encontraremos docenas de planetas de entre 10 y 20 veces la masa de la Tierra en algunos años”.
Pero para encontrar planetas mucho más pequeños, es necesario un método alternativo. Por ejemplo, la Misión Kepler de la NASA es un programa basado en el espacio que buscará planetas del tamaño de la Tierra usando el “método de tránsito”, escudriñando en las estrellas el ligero oscurecimiento que ocurre cuando los planetas cruzan a través de la línea de visión entre su estrella doméstica y el telescopio. El método de tránsito tiene una ventaja crítica sobre el método de velocidad radial: el oscurecimiento de una estrella que ocurre durante un tránsito no es afectado sensiblemente por la distancia entre una estrella y su planeta.
Los descubrimientos recientes dan a Jon Jenkins, ingeniero del Instituto SETI quien trabajó en la Misión Kepler, más razón para estar optimista acerca del descubrimiento de planetas tamaño Tierra. “Todo indica que tenemos una gran diversidad de planetas”, comenta Jenkins, “y esos planetas son muy abundantes”. Al comenzar la Misión Kepler las observaciones desde el espacio a fines del 2007, los científicos tendrán una mejor idea de cuán abundantes son los planetas terrestres.
Alta Precisión
Aunque la sofisticación de las observaciones astronómicas ha aumentado asombrosamente desde que Johannes Kepler anunció sus tres leyes del movimiento celestial a principios del siglo diecisiete, los principios básicos detrás de los descubrimientos astronómicos vanguardistas permanecen bastante iguales. Primero y antes que nada, los principales astrónomos usan los mejores instrumentos de la época. Para Kepler, eso significó recurrir a las más exactas observaciones del astrónomo danés Tyco Brahe, quien le permitió a Kepler trazar la trayectoria elíptica que hace Marte al viajar alrededor del Sol.
Los descubrimientos recientes de planetas extrasolares fueron hechos en algunos de los observatorios de clase mundial de hoy, como el Observatorio McDonald de la Universidad de Texas en Austin, donde fueron hechas muchas de las observaciones a la estrella 55 Cancri. En el Observatorio McDonald, un complejo sistema de programación le permite proceder cada noche a varios proyectos de investigación. Con este método, cualquier proyecto dado de investigación puede obtener información en semanas o incluso meses, mientras los objetivos prometedores para cada proyecto son ingresados en la cola para hacer mejor uso de las vicisitudes del ambiente de observación, tales como cambios en el clima y la fase de la Luna. “En 180 días, conseguimos más de 100 observaciones a la estrella”, explicó la astrónoma Barbara McArthur, quien dirige el equipo del Telescopio Hobby-Eberly (HET) del Observatorio McDonald. “Esto es un acceso asombroso a un instrumento de alta precisión”, explicó. El astrónomo William Cochran, su colega en el Observatorio McDonald agregó: “La combinación de la operación de programación en espera, la cual nos permite obtener la información cuando la necesitamos, y el exquisito espectrógrafo, el cual recopila información extraordinaria, hace al HET excepcionalmente apropiado para esta tarea”.
Como el único sistema de cuatro planetas conocido hasta ahora, en el punto de vista de McArthur el sistema de la estrella 55 Cancri es “el análogo más cercano que tenemos de nuestro sistema solar”. De hecho, la temprana detección de los planetas alrededor de la 55 Cancri fue razón suficiente para ponerlo hasta arriba de la lista de estrellas para ser observadas por el Proyecto Phoenix del Instituto SETI, el cual buscaba la estrella hace varios años. Usando una supercomputadora hecha a la medida y el Observatorio Nacional de Radio Astronomía en Green Bank, West Virginia, la 55 Cancri fue examinada como parte de la más sensitiva búsqueda de inteligencia extraterrestre del mundo. No se encontró ninguna señal de inteligencia.
Sabiduría Poco Convencional
Sin embargo, la enana M Gliese 436, no fue examinada por el Proyecto Phoenix en busca de señales de inteligencia. “Durante décadas”, explica Peter Backus astrónomo del Instituto SETI, “la sabiduría convencional decía que los programas de SETI deberían eludir las estrellas de poca masa tales como la Gliese 436. Estas estrellas están mucho más frías que el Sol, y para que el planeta tenga agua líquida, tendría que orbitar muy cerca a la estrella”.
Pero la proximidad requerida para el agua líquida tiene un precio. Como explica Backus, “Tal proximidad cercana a la estrella causaría mareas en la masa del planeta y bloquearía tanto su rotación que siempre daría un lado a la estrella – justo como la Luna está bloqueada a la Tierra”. Y eso tendría implicaciones al planeta en su totalidad: “Un trabajo anterior sugirió que la atmósfera de tal planeta se congelaría en el lado nocturno”, dice Backus, “dejando el lado del día completamente expuesto a la radiación de la estrella. Para las estrellas M este es un problema particular puesto que algunas muestran llamaradas gigantescas, mucho más grandes que cualquiera producida por nuestro Sol”.
De hecho, Marcy ha estimado que la temperatura en el lado brillante del último planeta descubierto alrededor de Gliese 436 sea de alrededor de los 377° C, mientras que el gélido helado lejano rondaría inconfortablemente cerca al cero absoluto. Pero la zona intermedia, según el punto de vista de Marcy, podría ser más hospitalaria. “El frente está caliente y el lado posterior está probablemente frío”, dijo, “pero la región entre ambos tendría temperaturas moderadas entre los 0 y los 100° C”, los puntos de congelamiento y ebullición del agua.
“Recientemente, mientras hemos aprendido más sobre los planetas en nuestro sistema solar, mejorado el modelado por computadora de las atmósferas, y descubierto vida en ambientes extremos terrestres, la posibilidad de planetas habitables orbitando estrellas M está recibiendo un interés renovado”, dice Backus. “Para explorar ese tema, el Equipo del NAI (Instituto de Astrobiología de la NASA) del Instituto SETI estará alojando una serie de talleres comenzando en el 2005. Cerca de dos docenas de expertos de varias ramas de la astrobiología se reunirán para estudiar la posibilidad de que estas pequeñas estrellas con épocas de vida extremadamente largas, puedan ser anfitriones adecuados para planetas con vida”.
Davies, autor de
¿Estamos solos? Consecuencias Filosóficas del Descubrimiento de Vida Extraterrestre, coincide en que los científicos deberán ser cautelosos acerca de asumir que ya conocen todos los mejores lugares para buscar vida más allá de la Tierra. Los descubrimientos recientes de planetas tamaño Neptuno orbitando cerca de sus estrellas le dan una razón más para estar vigilante. “Las consecuencias de la vida más allá de la Tierra están lejos del alcance”, dice Davies. “Hasta ahora, la especulación sobre esto se ha enfocado en planetas semejantes a la Tierra, pero quizás esto es demasiado regionalista. Dadas las extrañas configuraciones planetarias que se han detectado ahora, podríamos considerar la posibilidad de vida en algunos planetas muy distintos a la Tierra”.
Fuente:
Instituto SETI Traducción: María Luisa Hernández Castro
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