Sistemas planetarios extrasolares

1999/06/01 Arregi Bengoa, Jesus Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astronomia

ANDÉN

Aunque hasta la época del Renacimiento prevaleció la visión geocéntrica del universo que defendía Aristóteles, Epicuro, contemporáneo de Aristóteles, pensaba que el universo podía ser infinito, como el número de mundos semejantes a la Tierra que podía estar allí. Pues bien, el problema de los planetas fuera del sistema solar no es de los últimos años. Sin embargo, se puede decir que en los últimos años el tema se ha puesto de moda, junto con el de la vida fuera de la Tierra.

Desde que en octubre de 1995 se anunciara el descubrimiento del primer planeta fuera del Sistema Solar, se han dado grandes avances en este campo. Una de las razones de la moda del tema es probablemente la de estos avances, y la de estos últimos es que la tecnología actual permite realizar observaciones y mediciones en resolución suficiente.

Ya se conocen 20 planetas fuera del Sistema Solar, alrededor de 18 estrellas diferentes. Hasta hace poco eran 18, cada una de ellas en torno a una estrella diferente (ver tabla 1), pero como se acaba de señalar, alrededor de la estrella Upsilon Andromedae (Ups And) hay otros dos planetas más allá de lo que se conocía anteriormente. La noticia cobra especial importancia porque a partir de ahora podremos hablar en sentido estricto de los sistemas planetarios externos a los nuestros.

Ante los hallazgos que pueden tener consecuencias especiales, los científicos miden muy bien los pasos y en breve se escuchan voces que no coinciden con los resultados de la investigación. En esta ocasión se puede decir que los científicos han tomado muy bien el descubrimiento. Por un lado, porque la técnica utilizada es conocida y contrastada; por otro, porque los resultados se presentan con la garantía de que han sido obtenidos por dos grupos de investigadores diferentes e independientes.

Esta presentación tuvo lugar en una rueda de prensa ofrecida el 15 de abril, en la que estaban representados ambos grupos de investigadores, unos de la Universidad de San Francisco y otros del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics y del National Center for Atmospheric Research. Además, G de la universidad de Berkeley. La simulación del sistema planetario por ordenador realizada por Laughlin sugiere que es estable.

Sin embargo, todavía no conocemos bien el nuevo sistema planetario. Vamos a analizar los datos más significativos. Como ya se ha mencionado anteriormente, la estrella es Upsilon Andromedae, que como su nombre indica se encuentra en la constelación de Andrómeda. Por lo tanto, la podremos ver a partir del próximo mes de junio (no es necesario ningún apoyo óptico para poder verla ya que es una estrella de magnitud 4.1). Se encuentra a unos 44 años luz de la Tierra y es similar al Sol, aunque su masa y tamaño son algo mayores. Su luminosidad absoluta es el triple que la del Sol. Es más joven que nuestra estrella, con 2.600 millones de años de edad (algo más de la mitad del Sol).

Los datos de los planetas que giran alrededor (Ups-And b, Ups-And c y Ups-And d) se muestran en la tabla 2. En él se puede observar que los planetas son similares en masa y tamaño a los de Júpiter. Las órbitas son mucho más pequeñas. En la figura 1 se pueden ver comparadas con los planetas interiores del Sistema Solar.

Los datos mencionados en los dos párrafos anteriores sugieren algunos comentarios. Hemos dicho que la estrella Ups And es parecida al Sol y otro tanto puede decirse de otras de la tabla 1. Esto no es un dato representativo, sino el resultado de una selección de estrellas realizada previamente por astrónomos. El descubrimiento de los sistemas planetarios requiere una larga observación sistemática de la estrella, generalmente anual. Por lo tanto, antes de acometer este trabajo, los equipos de investigación realizan una cuidada selección de estrellas, elaborando una lista de cien o pocos cientos. Las estrellas parecidas al Sol tienen una característica de estudio: El Sol tiene a su alrededor una serie de planetas, y es de suponer que pueden tener otras estrellas similares.

El segundo comentario se refiere a las dimensiones de los planetas encontrados. Los instrumentos de observación y medición actuales y las técnicas de análisis de datos no permiten detectar planetas más pequeños, salvo casos excepcionales. Por supuesto, esto no significa que en torno a los Ups And no haya un planeta de tamaño similar a la Tierra. Sin embargo, si las hubiera, sus órbitas serían mayores que las de los tres planetas gigantes que se conocen, ya que aunque hubieran surgido en sus entornos, los efectos de su gravedad serían arrojados al exterior. Por lo tanto, estarían demasiado lejos de la estrella, en una región demasiado fría, para tener la esperanza de crear vida allí. Continuando con el campo especulativo de la vida fuera de la Tierra, no hay que descartar otra alternativa; al igual que Júpiter y Saturno tienen satélites con cierta similitud con la Tierra, también los del sistema Ups-And. Puede haber alguna de estas situaciones en una región menos favorable.

En los próximos años se avanzará notablemente en la detección de planetas "pequeños" cuando se pongan en marcha nuevos telescopios en construcción en la Tierra, como los cuatro del Cerro Paranal de 8,2 metros, o en órbita (Space Interferometry Mission, proyecto de la NASA para 2005). La mejora de los equipos, sin embargo, no permitirá ver los planetas porque la intensidad de la luz que reflejan es demasiado débil. Las técnicas de detección son transversales. La clave del más productivo, que está en la base del descubrimiento de todos los planetas de la Tabla 1, es el efecto Doppler.

Por lejanía vemos a las estrellas fijas en el cielo, pero esta forma de quietud oculta velocidades muy elevadas. Si tomamos como ejemplo el Sol, debemos tener en cuenta que recorre 250 km por segundo. Cuando un planeta se mueve alrededor de la estrella, debido a la atracción gravitatoria de esta última, la estrella no tendrá un recorrido directo, sino una especie de espiral. Esta fluctuación del movimiento que veríamos desde la Tierra en forma de temblor o temblor es muy indetectable cuando la distancia es de decenas de años luz. Por ejemplo, el observador que vería el Sol a una distancia de 30 años luz, lo vería haciendo un círculo de un tercio de diámetro del millón de grado. No es necesario decir que no se puede medir directamente este cambio de posición. Por el contrario, si analizamos la luz que recibimos de la estrella, este temblor se puede calcular midiendo el efecto Doppler.

Los planetas que giran alrededor de la estrella Upsilon Andromedae (Ups-And b, Ups-And c y Ups-And d) son similares en masa y tamaño a los de Júpiter. (NASA).

El efecto Doppler es un fenómeno que se manifiesta en movimientos ondulatorios. Todos nos hemos dado cuenta alguna vez de que el tren, u otro vehículo, cuando nos acercamos con el txistu, el tono del sonido es más agudo que cuando escuchamos cuando el tren se aleja de nosotros. El efecto Doppler es el responsable de este cambio de tono. En el caso de la luz el cambio se produce en color. La estrella, por el temor del planeta, cuando va haciendo un recorrido circular, una mitad de la circunferencia se acerca a nosotros, y entonces veremos la luz que recibimos de él un poco más azul. Por el contrario, cuando circule por la otra circunferencia se alejará de nosotros y la luz que recibamos será más rojiza. Estas pequeñas diferencias permiten predecir la existencia o no del planeta y calcular su masa y su órbita.

El descubrimiento del nuevo sistema planetario ha puesto en marcha a investigadores teóricos. Y es que, según los modelos explicativos de la creación de los sistemas planetarios, los planetas gaseosos en forma de Júpiter o Saturno deben formarse a una distancia relativamente grande de la gaseosa (al menos cuatro veces la distancia entre el Sol y la Tierra, es decir, a 4 unidades astronómicas). A esta distancia la temperatura es relativamente baja para que los núcleos de hielo empiecen a condensarse y poco a poco se vaya formando el planeta. En el sistema Ups And los tres planetas se encuentran dentro del límite mencionado. ¿Han nacido allí? ¿Cómo? Quizás surgieron más al exterior, pero más tarde, debido a la influencia de la gravedad entre ellos, cambiarían de órbita y se acercarían a la estrella. Todas las alternativas deberán ser analizadas con rigor.

La situación actual de este problema de los planetas fuera de la Tierra no sería completa si pensamos que los que tenemos en la Tabla 1 son todo lo que se ha encontrado. La diferencia entre un planeta gigante y una estrella pequeña (una estrella enana marrón) no es muy clara. Normalmente, si la masa del astro es igual o superior a 13 veces la de Júpiter, se asume que se puede quemar el deuterio, por lo que los planetas ya no serían más que nanos marrones. Según este criterio se han encontrado 11 enanos marrones alrededor de otras tantas estrellas. Y dos planetas, alrededor del pulsar bana. Por otra parte, se conocen dos estrellas con un disco de materia a su alrededor, donde los planetas estarían formando. Por último, hay 13 casos más que están en duda o sin confirmar totalmente. Como se puede observar, estamos hablando de un campo de investigación muy vivo y no hay duda de que en los próximos años habrá muchas noticias destacadas.