A la caza de exolunas, la próxima frontera de exploración planetaria

Existe un planeta en las afueras de nuestro Sistema Solar que tiene 79 lunas. Lleva el nombre de un dios, Júpiter, y se lo merece. El dios de los dioses en la mitología romana era celoso y vengativo. En el reciclaje de su nombre como planeta, no tengo claro si se puede hablar de toponimia fuera de la Tierra, es simplemente eso, un planeta. Eso sí, el más grande que tenemos en casa, así que llevar puesto el nombre de un dios le ajusta como un guante.

Júpiter tiene tantos satélites que algunos todavía no han sido nombrados oficialmente, en concreto 23 de ellos. Entre las lunas de Júpiter que sí tienen nombre podemos encontrar a las menos conocidas Thyone, Adrastea, Isonoe o Kale y también a las famosas Europa, Ganímedes la más grande del Sistema Solar, o Ío la de los volcanes. Si la mera presencia de una luna nos fascina en la Tierra, podemos fantasear como sería el cielo nocturno en la superficie de nuestro vecino gigante: un cielo surcado por satélites naturales de colores y tamaños diferentes, y con alineaciones recurrentes. La imaginación es una parte importante de las múltiples habilidades del cerebro y como en verano las noches son cortas e invitan a mirar el cielo soñemos cómo sería tener un planeta con tantas lunas como Júpiter o como Saturno con sus más de 60.

Pero, ¿de dónde salen tantas lunas? Por lo que sabemos hasta la fecha, el proceso de formación de un satélite alrededor de un planeta es similar al de construcción de un planeta orbitando una estrella, ambos crecen en el disco resultado del proceso de formación del cuerpo más grande. Aunque en el caso de las lunas también se pueden crear a partir de una colisión gigante como en el caso de la nuestra. O pueden haber sido capturadas. Este parece ser el origen de Tritón, un cautivador satélite que orbita al planeta Neptuno. Tritón tiene una órbita que gira en dirección contraria al planeta y esto, junto con su composición química, que es similar a la de Plutón, hacen pensar que estamos tratando con un objeto que posiblemente haya sido atado atrapado por el campo gravitatorio de Neptuno y que tenga origen en el llamado cinturón de Kuiper, una concentración de cuerpos menores más allá de la órbita neptuniana.

El caso es que en el Sistema Solar existen cientos de satélites naturales orbitando, sobre todo, los planetas gigantes. Pero fuera de nuestro sistema todavía no tenemos ninguna luna, exoluna, confirmada a pesar de que pudieran estar alrededor de los miles de exoplanetas que hemos conseguido detectar en los últimos años. La búsqueda de exolunas continúa. El problema es que su detección es complicada.

La técnica más prolífica de detección de exoplanetas es la de tránsitos. Así es como se han descubierto la mayor parte de los planetas confirmados hasta la fecha (véase Kepler por ejemplo). El método consiste en apuntar a la estrella con un telescopio, ya sea en tierra o en el espacio, y esperar a que algo pase por delante. Obviamente, es más sencillo medir algo que pasa delante cuando es grande con respecto al cuerpo que oculta y está en el mismo plano. Del mismo modo que resulta más probable que sea tu abuela, y no una mosca, quien te haya estropeado más de un momento álgido mientras veías tu programa favorito en la televisión. Aunque ambos hayan pasado siempre a la misma distancia de la televisión y haya en promedio muchas más moscas que abuelas, tu abuela es, esperemos, más grande y si no es así es que tienes un problema de plagas en casa nivel Parque Jurásico.

La detección de exoplanetas por esta técnica de tránsitos funciona mejor cuando la órbita del objeto grande además es cercana a la estrella, esto es cuando sus periodos orbitales son cortos. Un ejemplo extremo lo tenemos en la ocultación total que se produce en un eclipse. Un planeta como Saturno tarda 29.4 años terrestres en dar la vuelta al Sol, ese es su periodo. Obviamente, detectar la señal de Saturno por tránsito desde un planeta lejano sería mucho más difícil que hacerlo si estuviese colocado a la distancia que está la Tierra del Sol que tiene un periodo de un año (terrestre, obviamente). Continuando con el ejemplo de la abuela: si tuvieses una casa inmensa tipo futbolista famoso (aquí asumo que son los únicos que hacen tanto dinero en este país como para tener una casa grande) y tu abuela pasase lejos del televisor no la verías, recordemos que también tiene que estar lejos de ti y en el mismo plano, que estamos, no perdamos el hilo, hablando de exoplanetas que están a grandes distancias de nosotros.

El problema para detectar lunas en exoplanetas por tránsitos es que, precisamente, es en estos planetas de largo periodo donde se espera que las lunas sean más abundantes, pero no por consideraciones de similitud con el Sistema Solar sino por efectos dinámicos.

Pensamos que los planetas gigantes se forman con alta probabilidad lejos de la estrella, más allá de la línea de hielos. Pero después puede acercarse a la estrella. Cuando el planeta migra en el disco protoplanetario hasta situarse en la órbita más cercana donde lo detectamos por tránsitos, la esfera de influencia gravitatoria del planeta disminuye, lo que provoca que pierda sus lunas. Las lunas se vuelven inestables o bien son eyectadas o colisionan con el planeta.

Los planetas gigantes que detectamos por tránsitos con más facilidad no han nacido donde están, han tenido que migrar y el destino de las lunas de un planeta gigante que se encuentra cerca de la estrella depende de la historia de migración del planeta. Si se detectan lunas alrededor de un planeta con una pequeña órbita alrededor de su estrella es muy probable que no sea una luna que se formó con el planeta, sino que haya sido capturada en el proceso de migración.

La primera exoluna candidata orbita el planeta Kepler-1625b tendría el tamaño de Neptuno y fue detectada utilizando el telescopio Hubble aunque un posterior análisis de los datos parece descartar su existencia. Otra candidata es Kepler-1708 b-i, que tendría dos veces el tamaño de la Tierra. Seguimos buscando con mucho cuidado.

Eva Villaver es investigadora del Centro de Astrobiología, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (CAB/CSIC-INTA).

Vacío Cósmico es una sección en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista científico sino también filosófico, social y económico. El nombre “vacío cósmico” hace referencia al hecho de que el universo es y está, en su mayor parte, vacío, con menos de un átomo por metro cúbico, a pesar de que en nuestro entorno, paradójicamente, hay quintillones de átomos por metro cúbico, lo que invita a una reflexión sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La sección la integran Pablo G. Pérez González, investigador del Centro de Astrobiología; Patricia Sánchez Blázquez, profesora titular en la Universidad Complutense de Madrid (UCM); y Eva Villaver, investigadora del Centro de Astrobiología.

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