¿Estamos solos en el universo?

2002/11/16 Kortabarria Olabarria, Beñardo - Elhuyar Zientzia

• Astrofisika
• Astronomia

A menudo se ha preguntado por el hombre. En vano, fuera de la Tierra nunca se han encontrado restos de vida. Y está buscando. Los telescopios más potentes en la Tierra y en la órbita de la Tierra exploran los lugares más alejados. El objetivo ahora es exoplanetas, es decir, planetas fuera del Sistema Solar. Ya se han encontrado 100 y con un universo tan amplio se encontrarán mucho más. ¿Hay alguien más? Todavía es demasiado pronto para responder.

La noticia del último planeta, más allá del Sistema Solar, llega con el otoño. Según los datos disponibles, este planeta es de tamaño similar al de Júpiter. Cada cuatro años gira alrededor de la estrella Tau 1 Gruis. Está a 100 años luz de la Tierra y a casi 500.000.000 de kilómetros de su estrella.

Las noticias sobre el último exoplaneta han llegado con el viento sur del otoño, a pesar del interés que ya se ha mostrado en este tema. Y es que en la historia de la humanidad no han sido pocos los físicos y científicos que han querido saber si estamos solos o no en el universo. Han pasado 2000 años desde que vivió el filósofo Epicuro. Él dejó escrita su hipótesis: "en el universo hay muchos mundos como el nuestro, con civilizaciones similares". Han pasado dos milenios para encontrar los primeros exoplanetas, pero por el momento no se parecen mucho a los nuestros.

La búsqueda sistemática de exoplanetas comenzó en 1988 en dos universidades estadounidenses, pero el descubrimiento es de hace pocos años. El primer exoplaneta fue descubierto por los franceses Michel Mayor y Didier Queloz en 1995 en el observatorio de Haute-Provence en Francia. 51 Se llamó Pegas. Aunque encontraron el planeta, todavía no se ha podido ver ni él ni ningún otro exoplaneta. Tras tener en cuenta algunos datos y mediciones, se concluyó que existía exoplaneta.

Hasta hace poco los científicos no han tenido ni técnica ni herramientas adecuadas para encontrar exoplanetas. Cuando pusieron en órbita el telescopio espacial Hubble, empezaron a observar las zonas en las que se forman las estrellas. Como resultado de estas observaciones, en 1990 se anunció el descubrimiento de planetas girando alrededor de las pulseras. Los pulsares son estrellas compactas que giran rápidamente y emiten radiación electromagnética al girar. Si la dirección del eje de giro de las estrellas es correcta, esta radiación también puede ser detectada desde la Tierra. En este caso la predicción fue errónea porque los datos no se tomaron correctamente. Sin embargo, los planetas que giran alrededor de las pulseras han aparecido posteriormente.

Aunque sólo se han encontrado 100 exoplanetas, es evidente que muchas de las estrellas tienen planetas a su alrededor. Todavía no se sabe demasiado de estos planetas, ya que convierte las luces de las estrellas en casi invisibles. La mayoría son similares a Júpiter, pero esto puede deberse en gran medida al método de búsqueda, ya que es más fácil encontrar planetas con mayor masa. Las observaciones que se han realizado en torno a los exoplanetas determinan relativamente claramente las órbitas de estos planetas, y lo más sorprendente es la gran excentricidad.

La excentricidad de la mayoría de los planetas del Sistema Solar es muy baja, es decir, su órbita es casi dos rIbilos. Sin embargo, la mayoría de los exoplanetas tienen órbitas mucho más elípticas. Según los datos disponibles en la actualidad, no se puede decir que hay más o menos exoplanetas que en una zona del firmamento. Es más, si se hace un mapa de situación de los exoplanetas encontrados, se observa que están dispersos por el espacio sin ningún orden, siempre en torno a alguna estrella. Teniendo en cuenta estos datos, difícilmente se puede decir algo sobre el número de exoplanetas, ya que a pesar de que se ha utilizado la herramienta más reciente, sólo se han encontrado los más grandes exoplanetas. Esto no significa que no haya planetas más pequeños.

¿Cómo se forman los sistemas planetarios?

El descubrimiento de exoplanetas ha abierto nuevos datos y vías para los científicos que investigan cómo se forman los sistemas planetarios. Según la teoría más extendida sobre este tema, una vez contraída la niebla que forma la estrella principal, se forma un disco protoplanetario que producirá la condensación de los protoplanetas. Estos protoplanetas recogen poco a poco el material hasta que, años después, se forman los planetas.

El primer disco protoplanetario fue descubierto en 1983, alrededor de la estrella Beta Pictoris y a una distancia de 61,5 años luz. Desde entonces, el trabajo del telescopio espacial Hubble ha permitido identificar más discos alrededor de las estrellas. Al tratarse de un fenómeno relativamente nuevo, se consideraba que este tipo de discos eran relativamente escasos. Sin embargo, la realidad es diferente, se han encontrado bastantes discos girando alrededor de las jóvenes estrellas. Hasta entonces no se veía porque fuera poco, sino porque no disponía de los equipos adecuados para realizar las observaciones. De hecho, el Telescopio Espacial Hubble es la principal herramienta que está descubriendo los discos protoplanarios. Para ello, observa los lugares donde nacen las estrellas, las nebulosas.

Según las teorías actuales, no se pueden formar planetas gigantes cerca de las estrellas. Sin embargo, muchos de los planetas que se han encontrado tienen la misma masa que Júpiter, que son gigantes, y están mucho más cerca de la estrella que lo que dicen la mayoría de las teorías. La única explicación de esta contradicción es que estos planetas gaseosos se formaron mucho más lejos de la estrella y poco a poco se han desplazado hacia el interior del sistema, la estrella. Esto se ha podido comprobar con algunos cometas.

Aunque el primer disco protoplanetario fue descubierto en 1983, el primer sistema planetario fuera del Sistema Solar se identificó en 1998. Para entonces los científicos ya sabían que había un planeta alrededor de la estrella Upsilon Andromedae. Los datos del movimiento de este planeta hacían pensar que podía haber más planetas alrededor. En 1998 los científicos comprobaron que alrededor de la estrella Upsilon Andromedae había tres planetas. Dos de estos tres planetas se encuentran relativamente cerca de la estrella y el tercero más lejos.

Otros astros relacionados con los exoplanetas son enanos marrones. Son estrellas, pero por su pequeña masa no son capaces de desarrollar reacciones nucleares internas, mientras que las estrellas típicas sí. Entonces, ¿qué diferencia tienen los planetas y los enanos marrones? En la base está en proceso de formación de la zona. Las estrellas enanas marrones se forman como consecuencia de la condensación de las nubes de gas, mientras que los planetas son consecuencia del disco que queda tras la formación de la estrella. La primera estrella enana marrón fue descubierta en 1995 por los científicos del observatorio del Teide. Por supuesto, desde entonces se han podido encontrar más estrellas enanas marrones y verlas con telescopios infrarrojos, pero de lo contrario no es visible, ya que tienen mucha más luminosidad que los planetas. Por lo tanto, las estrellas enanas marrones son puentes entre las estrellas y los planetas, ya que indican que pueden formarse astros de este tamaño.

¿Cómo se detectan los exoplanetas?

Dentro de las estrellas se producen reacciones nucleares, por eso tienen luz propia, mientras que los planetas apenas emiten radiación propia. Por eso, para poder ver los planetas es necesario que se produzca en la estrella y que se reciba la luz reflejada en los planetas. Sin embargo, las estrellas brillan mucho y muchas veces ese brillo cubre el reflejo de las luces de los planetas que giran alrededor. El Sol, a la vista, es un billón de veces más claro que cualquier planeta. Pero si se mira esa misma luz con telescopios infrarrojos, envía un millón de veces menos energía. Por tanto, si se quiere realizar una observación directa, lo lógico es utilizar telescopios infrarrojos.

Sin embargo, todavía no se ha podido ver directamente el exoplaneta, por lo que los primeros ensayos se han realizado en base a otros datos. Los mayores y mejores telescopios están en construcción, por lo que se espera que en el futuro los planetas puedan verse en directo. Entonces, con otras técnicas, se podrá conocer cuáles son las principales características de la atmósfera y cuáles son los componentes del suelo de los planetas. Ahora se utilizan astrometrías, sistemas basados en el efecto Doppler, tránsito de planetas, observaciones directas e irregularidades en los períodos de las pulseras.

Uno de los sistemas de búsqueda de exoplanetas se basa en las perturbaciones que estos planetas provocan en la estrella principal. La posición de las estrellas en el cielo es bastante fija, pero incompleta. Las estrellas tienen un movimiento propio, un movimiento medible. Según la ley gravitatoria de Newton, cualquier cosa que tenga masa produce una cierta fuerza de atracción sobre las demás cosas. Por ello, lo más justo es pensar que los exoplanetas intentarán atraer a la estrella principal. Por lo tanto, si en las estrellas se identifican movimientos de oscilación, esto significa que hay algo que gira alrededor. Sin embargo, su uso requiere de una gran cantidad y precisión de mediciones. Las observaciones basadas en el efecto Doppler son más fiables. En estas observaciones también se mide el movimiento, los cambios en la frecuencia de las ondas del movimiento. Con las mediciones de los cambios de movimiento se hace lo mismo.

También es posible detectar exoplanetas cuidando el paso de los planetas. Con las herramientas y técnicas actuales no se pueden ver los exoplanetas, entre otras cosas porque los exoplanetas emiten muy poca luz. Sin embargo, si en rotación el planeta pasa por delante de la estrella principal, el brillo de ésta será menor, por lo que se notará. Este efecto sólo es perceptible si el planeta pasa entre la Tierra y la estrella cuando la inclinación de la órbita es de 90 grados desde la Tierra. Si los cambios en el brillo de la estrella son consecuencia del paso de los planetas, éstos deben ser cíclicos, dependiendo del periodo de traslación del planeta.

Además de estas observaciones indirectas, también se están realizando observaciones directas para encontrar exoplanetas. Por esta vía todavía no se han obtenido resultados, pero aparecerán algún día. Los telescopios son cada vez más grandes, con mayor capacidad de detección de luz. Sin embargo, la grandeza tiene límites, ya que si los espejos son demasiado grandes las estructuras no soportan correctamente el peso y las observaciones no son precisas. Debido a las limitaciones en la magnitud, se están desarrollando sistemas de colaboración entre telescopios, pero todavía hay algún problema de coordinación.

También está haciendo el camino de los telescopios espaciales, aunque es muy caro. Y por último, queda la posibilidad de realizar potentes telescopios infrarrojos. A medida que se avanza en todas estas vías, y con la utilización conjunta de las técnicas mencionadas, las posibilidades de observación visual de los exoplanetas aumentarán considerablemente.

Publicado en el apartado D2 de Deia.