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Planetas lejanos

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Entre las cuestiones que aborda la astronomía una ha surgido con gran fuerza en las dos últimas décadas. Tan interesante que ha revolucionado la astronomía moderna y ha orientado miles de carreras científicas en la apertura de un nuevo campo del conocimiento: El estudio de planetas orbitando otras estrellas distantes del Sol: los llamados exoplanetas. Estos planetas son difíciles de encontrar. Las estrellas son tan brillantes comparadas con los planetas que eclipsan el débil brillo de cualquier planeta que pudieran tener cerca. Sin embargo estos planetas se encuentran en numerosas estrellas (posiblemente en al menos una de cada dos estrellas al menos) y su presencia se pone de manifiesto por efectos indirectos sobre la estrella a la que orbitan desplazándola ligeramente y modificando débilmente la luz que nos llega de ellas (este método de detección se conoce como el método de las velocidades radiales) o bien pasando por delante de la estrella y ocultando una minúscula fracción del disco estelar con lo que la estrella disiminuye su brillo brevemente mientras un exoplaneta transita entre la estrella y nosotros (método de los tránsitos). En la actualidad se conocen más de 758 planetas orbitando otras estrellas y telescopios espaciales como el francés Corot y el americano Kepler no hacen sino aumentar este número de manera exponencial.

 

Los primeros planetas: Júpiters calientes

 
51Peg
En el año 1995 dos astrónomos suizos Michel Mayor y Didier Queloz descubrieron el primer planeta extrasolar orbitando una estrella convencional. Este planeta conocido como 51 Peg b es un planeta gigante, semejante a Júpiter, pero extremadamente cerca de su estrella central. Nadie hubiera esperado encontrar un mundo como este tan cerca de su estrella puesto que en nuestro propio sistema solar los gigantes gaseosos están muy lejos del Sol (Júpiter orbita a 700 millones de kilómetros del Sol y los demás gigantes lo hacen a distancias mayores). En los siguientes años comenzó una trayectoria frenética de descubrimientos de nuevos planetas. Casi todos semejantes a 51 Peg b acuñando un nombre para este tipo de objetos: Júpiters calientes.

 

Los tránsitos planetarios

En 1999 se anunció por vez primera la detección positiva del tránsito de un exoplaneta. La estrella HD 209458 experimenta de manera regular una caída en su brillo de un 1.5% con un periodo de 3 días. Pronto se anunció que la caída de luz se correspondía al paso de un planeta (de nuevo un Júpiter caliente) entre la estrella y la línea de visión con la que observamos esta estrella. El nuevo método permitía deducir de una manera muy precisa las características de la órbita de este cuerpo y sobre todo su tamaño.

 

HD209458b

Recreación artística del planeta HD209458b, el primero en ser descubierto por el método de los tránsitos planetarios. A la derecha curva de luz real de la estrella HD209458. Periódicamente su brillo disminuye entorno a un 1.5% cuando el planeta pasa por delante de la estrella durante un periodo de 1.5 horas.

 
Más aún se puede observar el tránsito primario y el tránsito secundario cuando la estrella oculta el débil brillo del planeta. Incluso se pueden observar las fases del planeta y “medir” las temperaturas en el lado nocturno y diurno del planeta si este es lo bastante grande y la órbita está alineada de la manera apropiada. En algunos casos la luz de la estrella es absorbida parcialmente por la atmósfera superior del planeta al transitar por delante y esta información queda grabada en la luz que nos llega de la estrella permitiendo analizar la composición química de algunos de estos mundos. Los compuestos químicos descubiertos en estas atmósferas son hidrógeno, sodio, potasio pero también agua o monóxido de carbono mostrando que estos son elementos abundantes también en otros planetas, si bien estos análisis solo han podido realizarse en planetas gigantes comparables a Júpiter en su composición química global.

 

Geometría de tránsitos planetariosAbsorcion_atmosfera

Geometría de tránsitos planetarios.


 

Las técnicas con las que se analiza la luz de estas estrellas son tan sofisticadas que requieren de observaciones por parte de potentes telescopios espaciales como el telescopio Kepler capaz de observar simultaneamente 150.000 estrellas buscando este tipo de sutiles variaciones de luz que identifiquen la presencia de planetas permitiéndo carazterizarlos mediante el análisis de los tránsitos primarios y secundarios. En la imagen inferior se observa una curva de luz real de una estrella transitada por un planeta. El análisis de estas curvas de luz se realiza de manera automática por parte de sofisticados algorimos matemáticos pero algunas de estas curvas de luz son tan esquivas que requieren el análisis humano. La misión Kepler dispone de un programa de colaboración con gente de todo el mundo (el programa planethunters) que de manera altruísta examina estas curvas de luz buscando (y encontrando!) planetas nuevos.
 


Tránsitos primarios, secundarios y evolución de la fase del planeta.


 

SuperTierras y Tierras calcinadas

Entre los descubrimientos más interesantes de los plánetas en tránsito están aquellos planetas cuyo tamaño es lo suficientemente pequeño para ser considerados comparables a nuestra Tierra. Los primeros planetas de este tipo descubiertos son algo mayores acuñándose el término de supertierras y muchos de ellos muy cercanos a sus estrellas pues estos son los planetas que realizan tránsitos observables con mayor facilidad. Existen así mundos como Kepler 10b o Corot 7b con masas entre 3 y 9 veces la masa terrestre pero orbitando sus estrellas a una distancia veinte veces inferior a la órbita terrestre. Mundos cuya temperatura superficial oscila entre los 1200 y los 1600ºC posiblemente calcinados y con océanos de lava en su superficie.

 

Planetas habitables

El Santo Grial de estas investigaciones lo constituye la búsqueda de planetas potencialmente habitables. Para ello es necesario al menos que el planeta en el que se desarrolle esa posible vida esté a la distancia adecuada de su estrella central de tal modo que las temperaturas en su superficie permitan la existencia de agua líquida. Este rango de distancias se conoce como zona de habitabilidad y es diferente para estrellas de diferente masa acercándose a la estrella en estrellas menos masivas y más frías. En la actulidad se conocen seis planetas situados en la zona de habitabilidad de sus respectivas estrellas: 55 Cncf, Gliese 581d, HD85512b, Kepler 22b y Gliese 667Cc. Cada uno de estos planetas es diferente del nuestro. En general se trata de planetas gigante tipo Saturno o tipo Neptuno como Kepler 22b orbitando estrellas más frías que el Sol. El más cercano a nosotros de estos planetas es Gliese 667Cc orbitando una estrella enana roja que a su vez orbita otras dos estrellas de mayor tamaño situadas todas ellas a unos 20 años luz de nosotros. Este último descubrimiento es de gran interés ya que la mayor parte de las estrellas son de este tipo: enanas rojas en sistemas de múltiples estrellas.


Zona de habitabilidad estelar

Zona de habitabilidad estelar y retratos artísticos de los planetas habitables conocidos en la actualidad. De arriba a abajo: 55 Cncf, Gliese 581d, HD85512b, Kepler 22b y Gliese 667Cc.

 
Durante los próximos años asistiremos aun desfile de descrubrimientos en este área propiciado por las misiones espaciales dedicadas y el seguimiento desde Tierra. Algunos de estos tránsitos son observables por telescopios modestos permitiendo a astrónomos aficionados de todo el mundo participar en esta búsqueda. El siguiente paso mucho más ambicioso es caracterizar estos mundos y aprender sobre sus atmósferas con la esperanza de encontrar vida en otros remotos lugares del universo. Esa misión, tecnologícamente mucho más difícil, sigue constituyendo un desafío cuya magnitud no intimida a los apasionados astrofísicos que intentan aportar datos a la cuestión de la abundancia de vida en el Universo.

 
Para saber más:

- El sistema Kepler 11, El País, 2 de febrero de 2012.

Zona de habitabilidad:
-Zona de habitabilidad estelar, Cuaderno de Bitácora estelar.

Planetas habitables:
- Gliese 667Cc, Eureka blog.
- Kepler 22b, Eureka blog.