Cazadores de planetas
Hace pocos años se les veía como unos soñadores sin mucho futuro, pero hoy día están de moda. Son un pequeño grupo de astrónomos que se dedican a rastrear el universo más allá del Sistema Solar para descubrir nuevos planetas. Han catalogado ya 140, y su gran reto es dar con algún gemelo de la Tierra.
Tierra a la vista! Decenas de astrónomos buscaplanetas en todo el mundo ansían poder emular a los antiguos navegantes lanzando un grito así, un grito triunfal por haber encontrado al fin un planeta gemelo del nuestro. Exploradores con telescopio en vez de catalejo. Y parece que su momento de gloria no tardará mucho en llegar, en lo que será la culminación de una década revolucionaria.
A principios de los noventa sólo buscaban planetas quienes desafiaban la opinión de la gran mayoría, porque detectar un objeto pequeño y opaco al lado de otro inmenso y brillante se consideraba entonces casi imposible. Pero quienes se atrevieron a hacerlo hoy no se arrepienten. Los buscadores de planetas están ahora en la cresta de la ola, y sin visos de bajar: llevan ya unos 140 planetas catalogados, algunos formando sistemas triples e incluso uno cuádruple. Pero son mundos muy distintos del nuestro, casi todos hechos de gas y muy calientes, mundos donde la vida es imposible. Por eso, el próximo objetivo ahora es descubrir Tierras, y podría cumplirse dentro de sólo unos años.
"En la próxima década encontraremos nuestro primer planeta parecido a la Tierra", escribe por correo electrónico, contundente, Geoff Marcy, de la Universidad de California, en Berkeley (EE UU), uno de los buscaplanetas pioneros y más exitosos. "Además hay tres telescopios espaciales diseñados para analizar la luz de estos planetas y determinar si hay vida en ellos. Así que, si hay suerte, encontraremos pruebas de vida".
Dar con un gemelo de la Tierra, y además habitado ¿Demasiadas ambiciones para una sola década? Tal vez no, si se tiene en cuenta que la competición despiadada que mantienen los grupos de Europa y Estados Unidos acelera el ritmo de descubrimientos. Hoy se superponen las nuevas detecciones de planetas sin que haya apenas tiempo de celebrarlas, e importa cada vez más no sólo la cantidad, sino la calidad, cómo es el nuevo mundo. Todos los hallados por ahora son gigantes gaseosos calientes, parecidos a Júpiter -más de 300 veces más masivo que la Tierra-; así que en la carrera de exoplanetas rige el principio de "más pequeño, más valioso".
Por ahora, el récord de tamaño pequeño lo tiene un planeta al menos 14 veces más masivo que la Tierra que gira en torno a la estrella Mu Arae. Lo anunció en agosto del año pasado el suizo Stephane Udry, y se considera importante porque es el primero probablemente rocoso. Pero sigue estando demasiado caliente, con su superficie a unos 650 grados, como para ser considerado gemelo nuestro. El caso es que apenas una semana después de ese anuncio, el grupo de Marcy contraatacó con otros dos planetas también bastante pequeños, unas veinte veces la masa de la Tierra. En este caso, sin embargo, los astrónomos tienen menos pistas sobre su naturaleza: "Podrían ser gigantes gaseosos, una esfera de hidrógeno y helio parecida a Júpiter y Saturno", declaró Marcy en agosto. "O, dado que su masa se acerca a la de Neptuno, podrían parecerse a él: una gruesa capa de hidrógeno y helio rodeando un núcleo de roca y hielo. Incluso podría ser como Mercurio, una bola de roca y hierro, teniendo en cuenta lo cerca que está de su sol".
¿Por qué tanta incertidumbre? Porque, pese a haberse detectado tantos en poco tiempo, se sabe muy poco sobre estos planetas. La razón fundamental es que no se pueden observar directamente; encontrarlos cuesta muchísimo, meses e incluso años de trabajo, y cuando se logra, la información que se tiene de ellos es muy escasa. Encima, lo que cuenta esa información es que los sistemas planetarios encontrados hasta ahora son muy raros comparados con el nuestro. Tanto, que el modelo tradicional sobre el origen de los planetas no vale.
Los planetas del Sistema Solar se formaron hace unos 4.600 millones de años a partir de las sobras del mismo gas y polvo con que se formó el Sol. Los grumos que debía de haber en ese material actuaron como semillas o planetésimos de los futuros planetas: por mera atracción gravitatoria atrayeron más partículas y ganaron masa. En el caso de los planetas gigantes, como Júpiter o Saturno, los planetésimos originales debieron de ser de hielo; con el tiempo crecieron hasta acumular un mínimo de diez veces más masa que la Tierra, y adquirieron así la suficiente fuerza gravitatoria como para atraer a los gases más volátiles y desarrollar sus superatmósferas de hidrógeno y helio. Así que es lógico que los planetas gigantes y gaseosos estén más alejados del Sol, donde el frío permite la existencia de hielo. Eso explica en parte la distribución de los planetas del Sistema Solar: los pequeños y rocosos, como Mercurio, Venus, la Tierra y Marte, están más cerca del Sol; mientras que los gigantes gaseosos, como Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno -Plutón es un caso aparte- están muy alejados.
Por eso, cuando Michel Mayor y Didier Queloz, del Observatorio de Ginebra, anunciaron el 5 de octubre de 1995 en un congreso en Florencia (Italia) el hallazgo del primer planeta extrasolar en torno a una estrella similar al Sol, la revolución fue doble, o triple. Por el hallazgo en sí, por el ingenioso método usado, por lo extraño del planeta en cuestión Mayor y Queloz, entonces poco acostumbrados a tratar con periodistas, han dicho muchas veces que no se esperaban la tormenta mediática que siguió a su anuncio. El planeta que encontraron en torno a la estrella 51 Pegasi, a unos 40 años luz de la Tierra, tiene aproximadamente la masa de Júpiter, pero está tan cerca de su estrella que sólo tarda cuatro días en dar una vuelta a su alrededor -su año-. Mercurio, el planeta más próximo al Sol, tarda 88 días en hacer lo mismo. ¿Cómo es posible? ¿Cómo se formó este Júpiter si no puede haber hielo tan cerca de la estrella? La temperatura superficial del planeta de 51 Pegasi debe de superar el millar de grados.
La precisión del método de detección usado también era sorprendente. Mayor y Queloz no aspiraban a ver el planeta; no se puede contar con ver algo opaco situado junto a una potente fuente de luz. Así que pensaron en el efecto que la presencia de un planeta causa en la estrella central: un leve bamboleo, una oscilación debida a la atracción gravitatoria que ejerce el planeta sobre la estrella. En nuestro Sistema Solar, Júpiter hace variar la velocidad del Sol en 12 metros por segundo. Parece mucho, pero para detectar algo así a más de 40 años luz de distancia hay que observar la estrella durante muchas noches. Mayor y Queloz necesitaron 18 meses de observaciones para estar seguros de sus datos. Conocían la norma: afirmaciones extraordinarias necesitan pruebas extraordinarias.
El planeta de 51 Pegasi fue un pistoletazo de salida. Había empezado la carrera de los buscadores de planetas, y Marcy lo demostró confirmando el hallazgo de los suizos apenas un mes más tarde. Además subió la apuesta con dos nuevos objetos. Hoy su grupo tiene en su currículo más de 70 planetas, y el de los suizos, más de 50. "Sí, la competitividad es grande", admite Queloz. "Normal, es un campo muy nuevo". Ambos equipos siguen usando el mismo método, llamado de "velocidad radial", con que se encontró el primer planeta. Es la técnica más exitosa, aunque tiene un importante inconveniente: sólo sirve para planetas grandes y que estén muy cerca de la estrella, no planetas como la Tierra. Eso explica por qué todos los planetas hallados hasta ahora son como son; no es que la Tierra sea una rareza, es que hoy por hoy las técnicas no detectan Tierras. Eso es así a pesar de que su sensibilidad ha aumentado mucho. Ahora el grupo suizo puede medir un bamboleo de menos de un metro por segundo gracias a un instrumento instalado en un telescopio de 3,5 metros del Observatorio Austral Europeo (ESO) en La Silla, en Chile. Queloz explica por teléfono: "Eso nos está permitiendo encontrar planetas cada vez más pequeños". Y añade que lo interesante "es que parece haber más planetas pequeños que grandes, lo que significa que basta mejorar un poco la sensibilidad de los telescopios para descubrir muchos más planetas".
Hay otra técnica para buscar planetas que ha irrumpido con fuerza en la competición: el método del tránsito. Vale sólo para planetas colocados en el cielo de tal manera que formen una línea recta con la Tierra y con su estrella, y la idea es que los observadores (en la Tierra) puedan detectar un leve bajón en la luz de la estrella cuando el planeta la eclipsa. Por increíble que parezca, da resultado. Que se lo digan a Roi Alonso, un vallisoletano de 27 años que en noviembre pasado encontró lo que será el broche dorado para su tesis de doctorado en Astrofísica. Alonso, trabajando en colaboración con astrónomos estadounidenses, ha encontrado el quinto planeta extrasolar de los hallados con este método, y lo ha hecho con un pequeño telescopio de sólo diez centímetros instalado en el Observatorio del Teide, del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC).
"Lo hemos hecho con un telescopio así porque lo que nos interesa no es detectar estrellas muy lejanas [como hacen los telescopios más grandes], sino muchas estrellas relativamente cercanas. Es un telescopio robótico, no hace falta que nadie lo controle", dice. "Toma muchas imágenes de la misma zona del cielo durante 30 o 40 noches, tres o cuatro horas cada noche, pare medir el brillo de decenas de miles de estrellas. Luego, un programa analiza variaciones en el brillo que sean compatibles con la presencia de un planeta. Por ejemplo, si el planeta tarda cinco días en completar una órbita en torno a la estrella, entonces lo que se ve es que cada cinco días el brillo de la estrella disminuye durante unas horas". Su planeta se llama TrES-1, porque es el primero que se encuentra dentro del programa internacional de búsqueda Trans-Atlantic Exoplanet Survey, que emplea otros pequeños telescopios como el instalado en el Teide y que funciona desde hace tres años. "Es muy satisfactorio hallar al cabo de tres o cuatro años lo que te proponías desde el principio", admite Alonso.
Lo mejor del método del tránsito es que se tiene información directa del planeta, aunque sea como en una especie de negativo: los astrónomos no ven la luz del planeta, pero sí la de la estrella filtrada por éste, sobre todo si se trata de un gigante gaseoso. En función de cómo es esa luz tamizada, los astrónomos pueden averiguar mucho del planeta. Así, de uno de los planetas observados con este método se sabe que su atmósfera contiene el elemento sodio. Alonso y los demás descubridores de TrES-1 ya han pedido tiempo de observación con el telescopio espacial Hubble para tratar de averiguar algo sobre la atmósfera de este objeto. Por lo pronto, saben que es -también- parecido a Júpiter, y que tarda sólo tres días en orbitar alrededor de su estrella.
Alonso no es el único español que busca planetas. Más veteranos que él son Rafael Rebolo y Eduardo Martín, también del IAC, y María Rosa Zapatero Osorio, actualmente en el Laboratorio de Astrofísica Espacial y Física Fundamental del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA), en Madrid. Martín aún se acuerda de cuando Rebolo -su director de tesis hace una docena de años- le dijo algo así como que dedicarse a buscar planetas extrasolares era cosa de soñadores. Rebolo también lo recuerda: "No es que creyera que fuera perder el tiempo, sino que era difícil conseguir tiempo de observación en los telescopios para buscar planetas". Hoy, estos tres investigadores tienen en común haber hallado hace apenas cinco años un nuevo tipo de objeto literalmente inclasificable: cuerpos de masa planetaria que flotan solos en el espacio, sin orbitar ninguna estrella. Están en la nebulosa de Orión, una región de formación estelar donde el mismo grupo ha hallado muchas enanas marrones, pequeñas estrellas fallidas que no han llegado a acumular la suficiente masa como para empezar a brillar. Y mientras no se sepa más de ambos tipos de objetos, planetas solitarios y enanas marrones, la única diferencia medible entre ellos es la masa: menos de 15 veces la masa de Júpiter los primeros, y entre 15 y 75 las segundas. Entonces, ¿los planetas solitarios no son en realidad enanas marrones pequeñas? ¿Deben realmente ser considerados planetas?
Son cuestiones muy abiertas entre los astrónomos; como afirma Eduardo Martín, "este campo está aún en fase de descubrimiento" y la confusión es grande. Para muchos, lo que cuenta es cómo se ha formado el objeto: si como un planeta clásico, o sea, en torno a una estrella, o como una estrella, o sea, de forma solitaria en una nube de gas y polvo. No hay que dejarse engañar porque el objeto esté solo ahora: podría haber nacido en torno a una estrella y después haber sido eyectado, como en un inmenso billar planetario. "Aparentemente, la naturaleza presenta [de manera aislada] cuerpos con un rango muy amplio de masas, desde Jupíteres hasta estrellas", dice Zapatero Osorio. "Pero es difícil entender la física que forman objetos tan variados".
El marcador por ahora está en naturaleza, 1; físicos, 0. Y para igualarlo harán falta buenas dosis de creatividad. "De momento, las observaciones tienen mucho sesgo, muestran sólo una pequeña parte de lo que hay", dice Martín. "Puede haber decenas de tipos de planetas, una variedad enorme; hay que tener la mente abierta". Marcy coincide: "Sospechamos que los planetas se forman de muchas maneras, ni siquiera sabemos cuántas clases de objetos de masa planetaria hay. La palabra planeta no basta para incluir todos los mecanismos posibles de formación. Los astrónomos la seguiremos usando por ahora, pero a medida que sepamos más habrá también más variedad de términos".
Lo que más emociona a los buscadores de planetas es la posibilidad de encontrar muy pronto un planeta tipo Tierra. Es lo que pretenden los telescopios espaciales Corot y Kepler, que se lanzarán el año próximo y en 2007, respectivamente. Ambos se basarán en el método del tránsito. Corot es una misión liderada por Francia en la que participa la Agencia Europea del Espacio (ESA), y podrá medir variaciones en la luminosidad de estrellas causadas por el paso de un planeta de como mínimo diez veces la masa de la Tierra. Kepler, de la NASA, será más sensible; detectará planetas del mismo tamaño de la Tierra en la llamada zona habitable, la distancia de la estrella en la que un planeta podría tener agua líquida en su superficie.
Otra alternativa para encontrar planetas rocosos es construir enormes telescopios basados en tierra, telescopios con espejos de hasta un centenar de metros, diez veces más grandes que los mayores hoy en funcionamiento. "Con telescopios de estas dimensiones podríamos observar miles de estrellas durante decenas de años, mucho más tiempo de lo que dura un telescopio espacial", explica Rafael Rebolo, miembro de un comité internacional que estudia estos proyectos.
La pregunta que seguirá a la detección de otra Tierra es obvia: ¿estará habitada? Con esos telescopios de cien metros se podría analizar la luz de los planetas detectados, y buscar en sus atmósferas la firma de la vida. Pero el proyecto más avanzado para hacer precisamente eso es Darwin, una misión de la ESA con participación española prevista para mediados de la próxima década. Un proyecto ambicioso: se lanzarán no uno, sino seis telescopios espaciales, de 1,5 metros de diámetro, que analizarán de forma coordinada la composición química de las atmósferas de las Tierras. Será difícil estar seguros, pero si se detecta ozono -indicador de la presencia de oxígeno-, metano y dióxido de carbono, "habría una alta probabilidad de que se debiera a un fenómeno biológico", dice Rebolo. Tanto el oxígeno como el metano desaparecen en poco tiempo de la atmósfera si no hay una fuente de producción, como la vida.
Se cree que al menos el 7% de las estrellas parecidas al Sol que hay en nuestra galaxia tiene planetas gigantes gaseosos. Eso da un resultado de unos 350 millones de Jupíteres.
En cuanto a las Tierras, no hay datos todavía, pero los astrónomos esperan que sean mucho más numerosas que los planetas gigantes. Ante esos números, ¿no parece realmente muy difícil que los terrícolas seamos la única forma de materia viva?
Más información, en el Instituto de Astrofísica de Canarias (www.iac.es) y en el Observatorio Austral Europeo (www.eso.org).
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