El día 6 de octubre de 1995, el mundo se enteró que había mundos donde el Sol no era el astro rey. En un congreso realizado en Florencia, los astrónomos suizos Michel Mayor y Didier Queloz, del Observatorio de Ginebra, anunciaron el descubrimiento del primer planeta exterior al sistema solar que gira en torno a una estrella similar al Sol, con lo que ganaron una silenciosa disputa contra sus pares estadounidenses. “Todos pueden ahora mirar al cielo a la noche, observar las estrellas y decir: ‘Hay planetas allá lejos'”, afirmó Mayor. No mostraron imágenes del compañero celeste que circula alrededor de la estrella Pegaso 51, situada a unos 40 años luz (9,5 billones de kilómetros es el equivalente métrico de un año luz).
Lo que sí, parecen existir evidencias indirectas de la presencia de un objeto cuyo campo gravitacional provoca una sutil y periódica alteración en el movimiento de la estrella que lleva el nombre del caballo alado y que cada 4,2 días da una vuelta completa en derredor de su sol. Eso indica que ahí hay un planeta. En muchos aspectos, pero no en todos, este nuevo mundo se parece a Júpiter, al mayor planeta solar, cuya masa es 318 veces superior a la de la Tierra. Sin una superficie sólida, desprovisto de agua, es gaseoso y gigante, con un peso estimado en la mitad del jupiteriano.
Sin embargo, y al contrario que Júpiter, que está muy lejos del Sol, éste esta casi pegado a su estrella. Para decirlo en la jerga de los astrofísicos, es un Júpiter caliente, con temperaturas en su superficie del orden de los 1.000ºC (el Júpiter original es gélido). En síntesis, todo indica que el compañero de la estrella Pegaso 51 es un lugar prohibitivo para cualquier forma de vida. En el transcurso de los últimos nueve años, y con ligeras variaciones, cualquier planeta descubierto alrededor de estrellas parecidas al Sol – y fueron alrededor de 130 – planteaba una variación sobre el mismo tema. Una copia, más o menos fiel del primer mundo develado por el dúo helvético: una bola gigante de gas, decenas o centenas de veces mayor que la Tierra.
Un mundo tipo Júpiter, caliente o no, de acuerdo con la distancia que lo separa de su sol. Pero, a finales de agosto pasado, esa monotonía, de solamente encontrar pesos pesados alrededor de las estrellas concluyó por fin: fueron localizados tres mundos menores, distantes a entre 40 y 50 años luz, con el auxilio de telescopios instalados en la Tierra. Comenzó así la era de los pesos medianos. Nuevamente capitaneados por Mayor y Queloz, los europeos fueron los primeros en dar la buena nueva. El día 25 de ese mes anunciaron la localización de un planeta de una masa equivalente a 14 veces la de la Tierra – similar por lo tanto a la de Urano – en los alrededores de una estrella similar al Sol: la Mu Arae, ubicada en la constelación de Altar.
Con un sentido de marketing digno de científicos estadounidenses, y quizás con alguna dosis de exageración, los astrónomos del Viejo Mundo dijeron que el compañero de Mu Arae podría ser una Supertierra, término que le sentó bien al paladar de la prensa. Para ser una Tierra, el planeta debería de ser un peso liviano, o sea, menor aún.De cualquier manera, el peso mediano que le pisa los talones a Mu Arae fue del agrado de la platea y puso a los oponentes de los suizos contra las cuerdas.
Menos de una semana más tarde, el día 31 de agosto, dos equipos independientes de investigadores de Estados Unidos contragolpearon: presentaron dos planetas de porte similar al recién descubierto por sus colegas (y rivales) apostados del otro lado del Atlántico. Por la magnitud de sus masas, estos mundos fueron comparados con Neptuno, que es 17 veces más pesado que la Tierra. El grupo conducido por Barbara McArthur, de la Universidad de Texas, ubicó un cuerpo celeste unas 18 veces mayor que la Tierra, orbitando Cancri 55, una estrella parecida al Sol y perteneciente a la constelación de Cáncer.
Tres mundos gigantes y gaseosos se habían detectado antes alrededor de Cancri 55, y la llegada de un cuarto hermano menor catapultó a la estrella al sitial de poseedora del mayor sistema planetario extrasolar hasta ahora conocido. El equipo encabezado por Geoffrey Marcy y Paul Butler – astrofísicos de la Universidad de California en Berkeley y del Instituto Carnegie de Washington, respectivamente – encontró un planeta con una masa 21 veces mayor que la de la Tierra girando en torno a una pequeña y fría estrella de la constelación de Leo: la Gliese 436. “Estos mundos del tamaño de Neptuno prueban que allá a lo lejos no hay únicamente planetas gaseosos gigantes”, comenta Marcy, principal competidor de los europeos en la caza a otras Tierras. “Hemos empezado a observar planetas cada vez menores.”
Al margen de la talla similar, los tres planetas tienen otra característica común: están muy cerca de sus estrellas, más de lo que Mercurio, el primer mundo de nuestro sistema, lo está de nuestro Sol. Su período orbital, que es el tiempo que necesita para dar una volta alrededor de su estrella, es de menos de diez días, una indicación de que deben ser planetas muy calientes. Como es sabido, la Tierra demora 365 días, es decir, un año, para completar una órbita alrededor del Sol. En tanto, Mercurio tarda 88 días.
Pero, ¿por qué la ubicación de una Supertierra y dos Neptunos anima tanto a los astrofísicos? No fue únicamente una cuestión de masa y tamaño, sino también la posible constitución física de los astros recién descubiertos. Los científicos creen que esta tríada de nuevos planetas son los primeros que ostentan una característica más importante todavía: pueden ser totalmente sólidos, o al menos serlo parcialmente.
“El planeta en órbita alrededor de la estrella Mu Arae representa el primer descubrimiento de un mundo rocoso más parecido a la Tierra”, dice el astrónomo portugués Nuno Santos, del Observatorio de Lisboa, que forma parte del equipo europeo. “Hasta ahora no sabíamos si los planetas rocosos eran o no frecuentes. Pero ahora ya sabemos que sí. Hemos dado el primer paso para hallar una verdadera Tierra”. Santos es el gran responsable del hallazgo europeo y firma en primer término al frente de sus colegas más famosos el artículo científico sobre la Supertierra.
Los planetas descubiertos por los estadounidenses también pueden ser fundamentalmente rocosos, o, en el caso del mundo que gira en torno a la fría estrella Gliese 436, quizás una mezcla de piedra y hielo. Con todo, no se puededescartarpor completo la hipótesis de que los tres nuevos planetas sean predominantemente gaseosos, al igual que sus primos mayores, los Júpiteres extrasolares. De cualquier forma, los investigadores se muestran optimistas con respecto a las perspectivas de localizar en poco tiempo más un planeta como el nuestro y, quién sabe, señales de vida compleja.
“Estos descubrimientos muestran que estamos en el camino correcto, hacia el encuentro de la primera Tierra extrasolar”, afirma Barbara McArthur. “Si la tecnología sigue avanzando, quizá podamos alcanzar tal objetivo en unos pocos años más”. En nuestro sistema solar, Mercurio, Venus, Tierra y Marte – los cuatro primeros planetas – son rocosos. Los mundos más alejados del Sol – Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno – son esencialmente gaseosos, sin superficie sólida, con rocas únicamente en su núcleo. El pequeño y denso Plutón, el más distante de los planetas solares, es un caso aparte en términos de composición. Al igual que los cometas, está formado esencialmente de hielo.
Casi todos los 130 planetas extrasolares conocidos, incluso los tres de masa mediada, fueron descubiertos de la misma manera: mediante el empleo de la técnica de velocidad radial, que mide el efecto ejercido por el campo gravitacional de uno o más planetas sobre el movimiento de su sol. Es una forma indirecta de generar evidencias de que hay un objeto celeste en la órbita de una estrella. La lógica que subyace a tal procedimiento es fácil de entender. La presencia de un planeta, o cualquier otro objeto celeste, produce periódicamente una ínfima variación en la velocidad de desplazamiento de la estrella. Con otras palabras, una variación en la posición de su sol.
Es como si la compañía del planeta hiciera bailar a la estrella, yendo de tiempo en tiempo hacia adelante y hacia atrás. Cuanto mayor es la masa de un planeta, y más cerca esté de su sol, mayor será el paso del baile espacial ejecutado por la estrella. Al medir esta perturbación en un sol, los astrofísicos pueden inferir la masa mínima (no así la máxima) y la órbita del planeta que lo circunda. Objetos con masas jupiterianas provocan alteraciones en la velocidad radial de su sol del orden de decenas o centenas de metros por segundo. Mundos del tipo Neptuno hacen que su estrella ejecute pasos de baile de algunos metros. “La perturbación de la Tierra sobre la velocidad radial del Sol es del orden de los 13 centímetros por segundo”, afirma Sylvio Ferraz-Mello, coordinador del grupo de dinámica de sistemas planetarios del Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas de la Universidad de São Paulo (IAG-USP). Una nada.
Las alteraciones en la velocidad radial se calculan con base en los datos obtenidos mediante el uso de un equipo llamado espectrógrafo (o espectrómetro), que tal como su nombre lo indica, esparce la luz de la estrella en las frecuencias y longitud de onda que la constituyen. De esta forma, empleando los conceptos del llamado efecto Doppler, los astrofísicos se hacen una idea acerca de la influencia causada en la órbita de una estrella por la presencia de un planeta en sus alrededores. Cuando la estrella baila en dirección a su observador, la luz medida se vuelve más azul. En el caso contrario, predominan los tonos rojos.
El éxito del empleo del método de la velocidad radial para encontrar planetas depende de la posibilidad de contar con un espectrógrafo de última generación. El equipo europeo, por ejemplo, encontró evidencias de su Supertierra con el auxilio del Harps, un espectrógrafo capaz de medir variaciones en la velocidad radial de objetos celestes del orden de un metro por segundo. Tenido como el más poderoso instrumento de su tipo, el Harps fue instalado al final del año pasado en un telescopio de 3,6 metros del ESO (European Southern Observatory), emplazado en La Silla, norte de Chile. Los equipos estadounidenses encontraron sus Neptunos también con la ayuda de potentes espectrógrafos.
No existe todavía un medio capaz de detectar mundos como la Tierra alrededor de otras estrellas. La técnica de la velocidad radial favorece el descubrimiento de planetas con grandes masas y/o que estén muy cerca de sus soles. Pero esta limitación ha de superarse en breve. La diseminación del método del tránsito planetario, una forma alternativa de hallar mundos que no presentas el mismo sesgo de velocidad radial, es una de las apuestas para los próximos años. Este abordaje consiste en monitorear el brillo de una estrella a partir de un punto fijo de observación, en busca de disminuciones periódicas en su intensidad.
Esta reducción, una pequeña zona de sombra, puede ser ocasionada por el paso de un objeto celeste de cierto porte – quizás un planeta – entre la estrella y el observador. El paso es el tránsito que, en términos prácticos, provoca un microeclipse en la estrella, detectable únicamente mediante el empleo de telescopios sensibles. “El método de tránsito es especialmente poderoso si se lo emplea junto con la técnica de la velocidad radial”, afirma el español Roi Alonso, del Instituto de Astrofísica de Canarias. “Con él podemos estimar con mayor precisión la masa de un planeta, y tener así por primera vez una noción de su tamaño, y por consiguiente de su densidad”.
En agosto pasado, trabajando con ambas técnicas y datos de una pequeña red de satélites, Alonso descubrió un planeta gigante, del tamaño de Júpiter.El astrofísico brasileño Claudio Melo, que trabaja con los europeos en el observatorio ESO, de Chile, también tomo parte recientemente en la detección de un nuevo mundo mediante este doble abordaje. Ayudó a localizar un Júpiter caliente casi pegado a la estrella Ogle-TR-111. Pese al descubrimiento, Melo dice que no fue fácil arribar al resultado. Observaron 4 mil estrellas en una región del espacio; encontraron 40 estrellas con disminuciones de brillo sospechosas y lograron confirmar, mediante el empleo de la velocidad radial, solamente la existencia de un planeta.
“El método de tránsito se presta más para apuntar candidatos a planetas, que en un segundo momento han de ser ratificados o no mediante el empleo de otras técnicas”, asevera Melo. Es casi un consenso en la comunidad científica que el método de tránsito servirá para hallar pronto planetas mucho menores que los actuales Júpiteres o Neptunos extrasolares: los primeros candidatos a convertirse en nuevas Tierras. Proyectos en tal sentido ya están en marcha y llegarán al espacio durante la segunda mitad de esta década.
Y una vez más, los europeos toman a la delantera ante los estadounidenses. En junio de 2006 se lanzará un pequeño satélite francés, de 670 kilos: el Corot, que durante tres años permanecerá en órbita polar y circular en torno a la Tierra. Su misión será buscar, empleando el método de tránsito, planetas en torno a millares de estrellas próximas, y estudiar temblores sísmicos en una decena de otras. Era para ser un proyecto únicamente del CNES (la agencia espacial francesa), pero como faltaron fondos la empresa pasó a ser conjunta con otros países. Austria, España, Alemania, Bélgica y la ESA (la agencia espacial europea) se convirtieron en socios del proyecto. Brasil también encontró un espacio en la misión Corot y se convirtió en socio de la iniciativa.
La estación terrestre del hemisferio sur que recibirá datos del satélite seencuentra en Natal (estado brasileño de Río Grande do Norte; ladel hemisferio norte queda en España). Su montaje está a cargo del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (INPE, sigla en portugués). “Sin la estación brasileña, el Corot lograría observar y enviar datos de 40 mil estrellas”, afirma Eduardo Janot Pacheco, del IAG-USP, coordinador de la participación brasileña en la misión. “Con nuestra estación, este número se elevará a 60 mil”.
En razón de esta sociedad, Brasil ha enviado a Francia a ingenieros de software para trabajar en programas de satélite, y tendrá la posibilidad de participar en estudios científicos que quizás deriven en el descubrimiento del primer planeta del tamaño de la Tierra.La Nasa entrará directamente en la carrera por una Tierra extrasolar a finales de 2007, con el lanzamiento del satélite Kepler, que usará también el método del tránsito para cazar mundos. Se sabe que los planetas rocosos, de tamaño similar al de la Tierra, existen. Incluso ya se han encontrado algunos. Pero en torno a un tipo de astro inhóspito para fomentar la vida: los pulsares, también llamados estrellas de neutrones. Los pulsares son estrellas densas, de alta rotación, que emiten pulsos de radiación. Son estrellas muertas.
En 1991, cuatro años antes del anuncio rimbombante de Mayor y Queloz sobre la observación de un planeta que giraba en torno a una estrella similar al Sol, Alexander Wolszczan, de la Universidad Estadual de Pensilvania, descubrió tres planetas – dos con masa similar a la de la Tierra y un tercero con el peso de la Luna – alrededor de un pulsar ubicado en la constelación de Virgo: el PSR B1257+12. En rigor, esos fueron los primeros planetas encontrados en otra estrella fuera del Sol. Pero hallazgo fue prácticamente ignorado porque, tal como los astrofísicos saben, la vecindad de los pulsares no es apta para soportar mundos con vida. En el fondo, el gran interés radica en las estrellas como el Sol, de mediano brillo y que, de acuerdo con las proyecciones, quizás puedan abracar miles o millones de planetas de clima agradable como la Tierra.
Históricamente el hombre se ha visto en dificultades cuando ha querido hallar planetas. Empezando por la propia naturaleza de estos objetos celestes, que no favorece su localización en el espacio. Con excepción de un breve período en su juventud, los planetas no emiten luz propia, característica que dificulta su visualización directa. Lógicamente: un planeta puede ser iluminado por la luz de las estrellas cercanas, tal como sucede con algunos mundos del sistema solar, a veces visibles incluso a simple vista. Pero, como regla general, los planetas extrasolares son abrumados por el brillo de las estrellas. Se vuelven objetos ocultos incluso para los más avanzados telescopios ópticos.
Por ahora, son mundos distante y sin faz. La única cara que exhiben es la que los dibujantes les prestan en las “representaciones artísticas”, destinadas a divulgar un descubrimiento para el gran público. De cualquier manera, los científicos no desisten de intentar avistar en forma directa los mundos descubiertos durante los últimos nueve años. El mes pasado, por ejemplo, investigadores del observatorio ESO divulgaron aquella que puede ser la primera imagen de un planeta extrasolar (vea la foto de esta página ): un punto diminuto, en rojo, que sería un planeta con una masa equivalente a cinco veces la de Júpiter.
A su lado se encuentra una estrella de la constelación de Hidra: la 2M1207, una esfera mayor y de brillo más claro. Este tipo de anuncio, que dista mucho de ser el primero del género, es aún tomado con escepticismo por parte de la comunidad académica. Los astrofísicos creen que solamente será posible “sacar fotos” confiables de planetas extrasolares durante la próxima década, cuando entren en operación dispositivos con nuevas técnicas, como la interferometría, capaces de producir este tipo de imágenes.
Hasta los últimos planetas del sistema solar, nuestros vecinos celestes, fueron descubiertos pocos a poco, lentamente. A comienzos del siglo XVII, Galileo Galilei se convirtió en el primer hombre que escudriñó el cielo empleando las lentes de un telescopio. Con la ayuda de este artefacto, el astrónomo y matemático toscano, cuya defensa del heliocentrismo le valdría una condenación en el tribunal de la Santa Inquisición, hizo innumerables observaciones inéditas. Mostró el escaso brillo de las estrellas de la Vía Láctea, avistó manchas en el Sol, divisó cráteres en la Luna, encontró lunas en Júpiter y distinguió las fases de Venus. Pero planetas, no halló ninguno.
De esta forma, hasta el final del siglo XVIII, la humanidad contabilizaba más allá de la Tierra cinco mundos, todos en órbita del Sol y ocasionalmente visibles a simple vista: Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno. Oficialmente, estos planetas no tienen descubridores. Su registro se confunde con la historia de la civilización. Nuevos mundos recién se identificaron más de un siglo después de Galileo, debido a que los telescopios ya eran más potentes. Y a un ritmo de un planeta por siglo. Urano fue descubierto en 1781; Neptuno, en 1846, y Plutón, en 1930.
Al margen de alimentar la esperanza de hallar nuevas Tierras en torno a otras estrellas, el descubrimiento de más de una centena de Júpiteres extrasolares, y en cierta forma también el de los tres novísimos mundos de tamaño mediano, constituye un desafío a la teoría más aceptada sobre el nacimiento de planetas, formulada a partir de la configuración del sistema solar. Estos nuevos mundos parecen estar fuera de lugar. La mayoría se ubica sorprendentemente cerca de su sol y tiene órbita elíptica, no circular. Todo es diferente que en los planetas gaseosos y gigantes del sistema solar, que se encuentran lejos del Sol y tienen órbitas circulares.
Esta aparente incoherencia llevó al astrofísico inglés Martin Beer, de la Universidad de Leicester, a plantear recientemente en un artículo científico que el sistema solar puede ser un lugar “especial”, es decir, atípico en el Universo. Si esa polémica idea estuviera en lo cierto, no habría otras Tierras allá a lo lejos. “El hecho de pensar que todos los planetas se formen básicamente de la misma manera puede ser un error”, especula el británico. “Puede haber más de un mecanismo que dé origen a estos objetos.”
De acuerdo con el modelo más aceptado, los planetas se forman partiendo de un pequeño núcleo sólido, una esfera de roca y/o hielo, de unos 10 kilómetros de diámetro, llamada planetesimal. Núcleos rocosos ubicados a enormes distancias de su estrella logran, mediante la acción de su fuerza gravitacional, atraer hacia sí grandes cantidades de gas proveniente de los sectores fríos de un vasto disco de materia existente en los alrededores de su sol. De esta manera, lejos de la estrella se forman siempre planetas gigantes y gaseosos, como Júpiter y Saturno.
“Casi todo el Universo está compuesto de hidrógeno y helio a temperaturas muy bajas”, comenta el astrofísico Gustavo Mello, del Observatorio de Valongo, de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ). En tanto, los planetesimales más cercano a su estrella, siguiendo también el modelo, son capaces de originar únicamente planetas rocosos. Éstos, muy cálidos, no consiguen atraer, ni tampoco mantener un envoltorio de gas en su entorno durante mucho tiempo. Como resultado de ello, dan origen a cuerpos menores y másdensos,como Mercurio, Venus, Tierra y Marte (el remoto Plutón es un caso aparte). “La formación de un planeta es una carrera contra el tempo”, dice Gustavo Mello. “El material que lo origina, residuos del proceso de nacimiento de las estrellas, puede disiparse fácilmente.”
Por lo tanto, la teoría imperante no sirve aparentemente para explicar la ubicación de casi todos los mundos extrasolares conocidos –a menos que estos planetas hayan surgido debido al proceso convencional en otro punto del espacio, más lejos de su estrella, y migrado a su posición actual. O puede ser que los sistemas extrasolares conocidos sencillamente no sean representativos de la mayor parte de los mundos existentes alrededor de estrellas. Hoy en día los métodos de detección favorecen la observación de planetas grandes que estén cerca de sus soles. Esto puede haber causado una idea distorsionada del perfil de los mundos presentes “allá a los lejos”.
El propio Beer no descarta esta posibilidad, esgrimida de manera más enfática por el astrofísico portugués Nuno Santos, el descubridor de la Supertierra. “Aún es prematuro sugerir cambios en la teoría”, asevera el investigador del Observatorio de Lisboa. “Sospechamos que los mundos encontrados hasta ahora constituyen una pequeña parte de los planetas existentes. Y la mayoría de éstos ha de ser similar a los del sistema solar”. Honrando sus orígenes allende mar, Santos define qué es aquello que mueve a un cazador de planetas. “En el fondo, lo que estamos haciendo es darle nuevos mundos al Universo, tal como los portugueses le dieron nuevos mundos al mundo del siglo XVI. A ser humano le agrada explorar, y es eso lo que nosotros hacemos”, filosofa.
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