Exoplanetas. Buscando parecidos no espazo

2011/09/01 Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astrofisika
• Astronautika

Kepler-11 é un dos grandes descubrimentos do telescopio Kepler, un sistema de polo menos seis planetas que vira ao redor de una estrela similar ao Sol. Ed. : NASA/Tim Pyle.

Chámase exoplaneta aos planetas extrasolares e, como di o astrofísico Enric Pallé do Instituto Canario de Astrofísica, "neste momento, todos os días atópanse novos exoplanetas, non me sorprendería si dentro de cinco anos coñecésemos 20-25 mil exoplanetas".

A maioría dos exoplanetas que se coñecen, e que se coñecerán a partir de agora, son xigantes gaseosos como Júpiter e Saturno, "porque, si non, detéctanse máis facilmente --explica Pallék--, de feito, os dous terzos dos planetas que coñeceremos serán deste tipo de xigantes".

Paira Rafael Bacharel, director do Observatorio Nacional de Astronomía, "non é de estrañar que os primeiros que se identifican sexan os planetas máis grandes. É máis, tendo en conta que non se identifican por observación directa, senón polas perturbacións que afectan á súa propia estrela". É dicir, si ao mirar a unha determinada estrela mídense incidencias na súa órbita ou na súa luminosidade, interprétase que ten algún planeta ao redor.

De feito, si una estrela ten á súa ao redor un planeta, a súa forza de gravidade pode atraer á estrela e desviala un pouco da órbita normal. Da mesma maneira, si un planeta pasa á altura da súa estrela, esta dará una menor luminosidade debido á pequena eclipse provocada polo planeta, coñecido en astronomía como o tránsito. Por tanto, canto máis grande sexa un planeta e máis preto estea da súa estrela, máis evidente será a súa influencia nela.

Kepler, buscador específico de planetas

En 2009 a NASA puxo en órbita o telescopio Kepler e non lle asignou máis traballo que buscar exoplanetas. Kepler observa os tránsitos e mira todo o tempo á zona onde se atopan as constelacións de Lyra e Cygnus. Deste xeito, analiza constantemente a máis de 100.000 estrelas, si nalgunha ocasión detecta algunha anomalía na súa luminosidade. O telescopio dispón dun fotómetro de case un metro que lle permite detectar cambios de luminosidade cunha resolución de 1/10.000. Por exemplo, sería capaz de detectar a caída de luz na luz que emiten 10.000 lámpadas se una delas apagásese.

Un planeta xigante de gas (o hot Júpiter) que vira ao redor da súa estrela durante dez horas. Ed. : NASA, ESA, A. Schaller (SISCI).

Kepler non foi a única misión que atopou planetas fose do sistema solar. Outras misións e proxectos permitiron atopar os exoplanetas coñecidos até o momento, como AFOE, CoRoT, AXA e Spitzer. A diferenza de Kepler, tamén realizan medicións e observacións paira outros fins. Trátase dunha misión que requiriu grandes investimentos e na que circulan dispositivos de gran capacidade. Por tanto, "non é viable que un telescopio de oito metros cun custo de millóns de euros, por exemplo, refírase unicamente a unha pequena zona do espazo", explica Pallé.

Paira el, Kepler é, pola súa dedicación, "a misión que máis información está a dar sobre os exoplanetas". De feito, atopou 1.325 planetarios no primeiro cuadrimestre no que traballou. Polo momento, a maioría son só planetarios, xa que non puideron confirmar a diminución de luminosidade medida por Kepler que realmente foi provocada por algún planeta ou outro fenómeno. Con todo, os expertos prevén que aproximadamente o 90% dos planetas serán auténticos.

Aínda que o obxectivo de Kepler é buscar todos os planetas da zona, a NASA ten un reto especial con este proxecto: Busca especialmente planetas parecidos á Terra e, na medida do posible, que se atopen a unha distancia adecuada da estrela paira ser vivos (é dicir, que en caso de ter auga, poidan ter esa auga en estado líquido). De feito, os expertos en xeral afirman que o obxectivo último de todas as investigacións relacionadas cos exoplanetas é aclarar mediante métodos científicos si estamos sós ou non no universo. E, paira Enric Pallé, "a nosa será a primeira xeración con ferramentas paira responder a esta pregunta". Paralelamente, queren comparar o noso planeta co noso sistema solar e ver si son fenómenos raros ou moi comúns no universo.

Cando puxeron en marcha a misión Kepler, os investigadores pensaron que a mellor maneira de atopar planetas parecidos á Terra sería mirar estrelas similares ao Sol. Con todo, "una das grandes sorpresas que tivemos no estudo dos planetas fose do sistema solar foi comprobar que poden estar ao redor de estrelas de todo tipo, sexan novos ou antigas, pequenas ou grandes, de gran ou menor luminosidade…", explica o astrónomo Bacharel.

Non só tiveron sorpresas nos tipos de estrelas que teñen os planetas, senón que xa atoparon varios sistemas planetarios, é dicir, estrelas con varios planetas ao redor, que tamén han visto que son diferentes ao noso sistema solar: "No noso sistema temos oito planetas, catro de roca preto da estrela e outro catro afastados, dous deles xigantes gaseosos. Pois nos sistemas atopados por Kepler hai de todo: ás veces os xigantes gaseosos están máis preto da estrela, ás veces todos os planetas están agrupados ao redor dela, ás veces máis dispersos que os nosos, etc.", explica Pallé.

O descubrimento dos planetas supuxo en ocasións a revisión das teorías sobre a formación dos planetas. Pallé dá un exemplo: "Ata que se atoparon, pensábase que non era posible que os planetas do tamaño de Júpiter estivesen preto da súa estrela. Pois atoparon un planeta xigante gaseoso preto da súa estrela, a menos distancia do Sol a Mercurio. Entón tiveron que revisar as teorías sobre a formación dos planetas e agora está vixente outra teoría, a das migracións. Crese que os xigantes gaseosos formáronse en realidade máis lonxe, pero as perturbacións na evolución fixeron que se aproximaron á estrela. Si no camiño atopase algún planeta de roca máis pequeno, fíxoo, polo que se cre que si preto de una estrela hai un planeta xigante gaseoso (coñecidos como hot Jupiter), non haberá planeta de roca na zona onde poida haber vida".

Imaxe artística do satélite Kepler. Ed. : Misión NASA/Kepler/Wendy Stenzel.

Con todo, Pallé cre que "aínda hai moito espazo paira atopar sorpresas; a exploración dos exoplanetas non fixo máis que empezar. Agora o que estamos a ver é só o extremo do izeberg".

Buscando indicios de vida de face ás atmosferas

Identificar os planetas non é suficiente paira astrónomos e astrofísicos. O coñecemento de como son estes planetas considérase fundamental. E paira iso é imprescindible mirar directamente aos planetas. Esta caracterización dos planetas inclúe tamén a clarificación da presenza de seres vivos. "Paira iso miramos as atmosferas dos planetas", di Pallé. De feito, se hai seres vivos nun determinado planeta, a atmosfera terá as súas pegadas, polo que o coñecemento da composición das atmosferas é considerado como una forma de procura de seres vivos.

Con todo, ao dirixir os telescopios cara a estrelas afastadas de nós, a luz das estrelas cega e non é capaz de ver planetas próximos. Os científicos teñen dúas maneiras de solucionar este problema. Una, cubrir a luz da estrela mediante métodos experimentais que permitan detectar a luz reflectida polos planetas, e outra, esperar a que o planeta pase antes da estrela e entón ver a luz que atravesa a atmosfera do planeta.

Se un planeta é de roca, ao pasar por diante da estrela verase un planeta opaco, pero a súa atmosfera deixará pasar a luz da estrela. Como os gases da atmosfera absorben parte da luz da estrela, analizando o espectro da luz que deixan pasar pódese coñecer a súa composición. "Así podemos ver, por exemplo, si nas atmosferas hai sodio, potasio, metano, etc.", describe Pallé.

Con todo, estes estudos atmosféricos non poden realizarse a través das misións en órbita. Segundo explicou Pallé, "só se poden facer desde a Terra, porque paira iso necesítanse espectrógrafos, e agora no espazo só hai contadores de fotóns. Estarán máis adiante, e entón obteremos mellores resultados das observacións realizadas desde o espazo. En definitiva, a relación entre os obxectivos que se pretenden alcanzar e o investimento que se realiza paira iso determina e delimita que resultados pódense obter".

Gran Telescopio de Canarias (GTC). De momento, algunhas investigacións sobre exoplanetas só se poden realizar desde a Terra. Ed. : Pablo Bonet/Instituto de Astrofísica de Canarias.

Así, cando se quere atopar moitos planetas, "o ideal é ir ao espazo, xa que os cambios de luminosidade pódense detectar con moita máis precisión, xa que se elimina a distorsión que a atmosfera pode causar --di Pallék--. Con todo, se o obxectivo é caracterizar os planetas, recorremos a planetas próximos a estrelas moi próximas a nós. Deste xeito, chéganos moita luz deles, o que facilita a análise das atmosferas".

Un futuro próspero por diante

Tendo en conta a velocidade á que se están producindo os avances, Pallé cre que haberá grandes avances nun futuro próximo relacionados cos exoplanetas: "Espero que no período de 2-5 anos atópese polo menos un planeta que poida ter vida. É dicir, o suficientemente pequeno como paira ser de roca e que se atope a unha distancia adecuada da estrela. Logo, ao mirar, pode ser una bóla de aceiro ou de diamante ou, por exemplo, un planeta como Marte".

Este último paso, caracterizar os planetas deste tamaño, “seremos capaces de dar durante dous ou tres décadas. Este é, na miña opinión, o principal titular: Durante dous ou tres décadas seremos capaces de atopar vida na nosa contorna próxima. A condición de que haxa vida".

Planetas errantes, non o planeta nin as estrelas

A maioría dos planetas coñecidos fóra do sistema solar son planetas que viran ao redor doutras estrelas. Ultimamente, con todo, os astrónomos están a descubrir planetas que circulan libremente polo espazo. Na revista Nature, por exemplo, un grupo de investigadores da Universidade Osaka de Xapón dá a coñecer 10 planetas errantes deste tipo.

O Instituto de Astrofísica de Canarias tamén analiza os planetas errantes: "O noso equipo de investigación está a traballar na observación e caracterización destes obxectos que están no espazo sen rumbo", explica o astrofísico Enric Pallé. Con todo, en lugar dos planetas errantes, no Instituto chámanse obxectos da masa planetaria.

(Foto: NASA/JPL-CALTECH/R. Ene)

E é que os expertos aínda non saben si eses obxectos que non viran ao redor de una estrela son realmente planetas. Como di Pallé, "a maior dúbida que hai sobre estes corpos é como se crearon". Os expertos ven dúas opcións posibles. Una é crear os planetas tal e como se crean, é dicir, crear ao redor de una estrela e, despois, acabar fose do sistema da estrela como consecuencia da interacción estrela e o planeta. A outra opción é crear as estrelas tal e como se forman, é dicir, cando se condensa una pequena nube de gas.

Aínda que sexan como estrelas, ao ser obxectos de pequena masa, non son capaces de provocar reaccións nucleares dentro delas, polo que non poden ser consideradas estrelas. O nome de planeta tampouco é do todo lexítimo por parte dos expertos, xa que "normalmente chámase planeta aos corpos creados no disco que rodea a unha estrela e que viran ao redor dela", explica Pallé.

A investigación destes obxectos, loxicamente, non ten por obxecto buscar seres vivos fóra da Terra. Di Pallé: "Axudarannos a comprender mellor a orixe dos planetas. Os modelos que xeraremos das observacións realizadas dirannos como se producen, con que frecuencia e onde podemos atopar os planetas, se podemos esperar que nos atopemos cun planeta rochoso ao redor destas estrelas, etc.".