La búsqueda de hogares en otros soles

“Hay incontables soles e incontables tierras, todas ellas girando alrededor de sus soles exactamente de la misma manera que los planetas de nuestro sistema”. Esta afirmación, que en 1600 llevó a la hoguera al astrónomo veneciano Giordano Bruno (420 años desde su ejecución se cumplieron hace pocos días, el 17 de febrero), proporcionó en el 2019 el premio Nobel de física a los astrónomos suizos Michel Mayor y Didier Queloz.

En la época en la Didier Queloz realizaba su tesis doctoral, dirigida por Michel Mayor, sobre la búsqueda de planetas extrasolares, pocos astrofísicos creían que fuera posible detectar un objeto pequeño y oscuro situado muy cerca o incluso delante de otro enorme y brillante. El equivalente sería, por ejemplo, intentar detectar una mota de polvo atravesando el potente faro de una motocicleta. La “mota de polvo”, por ejemplo un planeta como Júpiter, taparía en torno a un 1% de la luz del “faro”, que sería una estrella como el Sol. La Tierra taparía uno de cada diez mil fotones que llegan del Sol a un observador distante. Sin embargo, estos astrónomos desarrollaron una nueva técnica que consiste en la detección de variaciones en la velocidad de la estrella central debido a la cambiante dirección de la fuerza gravitacional del planeta (invisible) a medida que orbita la estrella. Cuando el planeta se encuentra en su posición más cercana a la Tierra (desde donde realizamos las observaciones) y empieza a alejarse de nosotros, la estrella se mueve ligeramente en la misma dirección, acercándose a la Tierra, y ocurre lo contrario cuando el planeta se encuentra en su posición más alejada.

Estas variaciones de velocidad radial, como se conocen en astrofísica, con la estrella a veces alejándose y a veces acercándose a nosotros, se pueden detectar gracias al efecto Doppler y potentes telescopios capaces de medir velocidades del orden de centímetros por segundo (¡la velocidad típica de un perezoso en su árbol!). Si las variaciones de velocidad radial son periódicas se puede deducir que son debidas a la influencia de un acompañante que es invisible, pero deja su marca en el movimiento de la estrella que sí vemos (véase ilustración).

En 1995, utilizando un pequeño telescopio de 1,9 metros del Observatorio de Haute Provence (Francia), los astrónomos suizos detectaron los primeros indicios claros de la presencia de un planeta orbitando en torno a una estrella, 51 Pegasi, muy parecida al Sol y situada a 50 años luz de distancia. “Fue una revelación que cambió para siempre nuestra visión sobre el lugar de la Tierra en el Universo”, según la Academia sueca que otorga el Nobel.

En la actualidad conocemos más de 4.000 planetas extrasolares (exoplanetas) gracias al desarrollo de otras técnicas, como la de tránsito, que mide la variación, pequeñísima como mencionamos antes, en el brillo de una estrella cuando un planeta pasa por delante de ella (produciendo un mini eclipse). La mayor parte de los planetas que hemos descubierto son más parecidos a Júpiter que a la Tierra, nos es más fácil actualmente detectar esos objetos gigantes. Pero ya tenemos bastantes planetas rocosos como el nuestro que podrían tener agua líquida y, por tanto, albergar formas de vida parecidas a las que conocemos, incluso en la estrella más cercana a al Sistema Solar. En solo 15 años, y con un volumen de datos ingente proveniente de grandes colaboraciones internacionales, hemos avanzado de manera extraordinaria en nuestro conocimiento acerca de la formación de los planetas y de nuestro propio Sistema Solar, cambiando por completo las teorías existentes hasta la fecha. El futuro, sin embargo, tiene un objetivo claro y mucho más ambicioso. Encontrar vida a través de biomarcadores, compuestos que se asocian a seres vivos y de los que hablaremos en algún momento.

Varias misiones presentes y futuras están dedicadas a la detección y caracterización de planetas con altas probabilidades de albergar vida similar a la nuestra

Varias misiones presentes y futuras están dedicadas a la detección y caracterización de planetas con altas probabilidades de albergar vida similar a la nuestra. El instrumento CARMENES, montado en un telescopio situado en el Observatorio de Calar Alto (Almería), o las misiones de la Agencia Espacial Europea, CHEOPS o PLATO son ejemplos con fuerte participación española. Estos proyectos permitirán medir las densidades de los planetas, clave para discernir entre mundos rocosos de otros predominantemente gaseosos. Y es que la densidad típica de un planeta rocoso como la Tierra es de varios miles de kilogramos por metro cúbico (en el caso de la Tierra, 5500 kg/m³), mientras que la densidad de planetas gaseosos como Júpiter y Saturno, aún siendo enormemente grandes, es mucho menor, incluso por debajo de 1000 kg/m³. Esa es la densidad del agua, así que se dice que Saturno, cuya densidad es 687 kg/m³, flotaría en una piscina (gigantesca) de agua. El exoplaneta menos denso que hemos detectado tiene solo 50 kg/m³, ¡la densidad de un colchón viscolástico normalito! Las nuevas misiones que están en marcha también permitirán conocer la composición de la atmósfera (en particular, la presencia de hidrógeno) y, en un futuro, la presencia de biomarcadores que puedan ser debidos a la presencia de vida.

Giordano Bruno añadía en su trabajo “Sobre el infinito universo y los mundos”: “estos mundos están habitados por animales y seres inteligentes". El tiempo nos dirá si tenemos que volver a darle la razón al italiano. Lo que sí es seguro es que, de realizarse, este descubrimiento será merecedor de un premio Nobel y provocará una revolución en nuestra percepción del universo y nuestra existencia.

Pablo G. Pérez González es investigador del Centro de Astrobiología, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (CAB/CSIC-INTA).

Patricia Sánchez Blázquez es profesora titular en la Universidad Complutense de Madrid (UCM).

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 1 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.

Puedes seguir a Materia en Facebook, Twitter, Instagram o suscribirte aquí a nuestra newsletter.