A la caza de los exoplanetas

El viernes 14 de abril se realizó el segundo encuentro del Ciclo de conferencias científicas del Observatorio Astronómico de Córdoba. Se trató de una edición especial, llevada a cabo en el marco de la 12ª edición del Friends of Friends Meeting (FOF), el encuentro internacional anual de astronomía que tuvo lugar la semana pasada en la histórica institución cordobesa.

En su presentación, Andrea Fortier y Cecilia Fariña recorrieron las casi tres décadas de desarrollo científico que unen el descubrimiento del primer exoplaneta, en 1995, hasta los proyectos que próximamente comenzarán a auscultar un listado específico de estrellas en búsqueda de objetos similares a la Tierra.

La exposición de ambas investigadoras, que estuvieron participando en el FOF, estuvo enfocada en el uso de técnicas observacionales instrumentadas con telescopios tanto espaciales como terrestres.

El punto de partida de la presentación de Fortier fue advertir que nuestro sistema solar es apenas uno de tantos sistemas planetarios. Por ello se espera que la mayoría de las estrellas tengan al menos un planeta orbitándolas.

Según la especialista, el descubrimiento del primer exoplaneta –realizado en 1995, por los astrónomos suizos Michel Mayor y Didier Queloz–, fue revolucionario. No solo por el avance tecnológico necesario para detectar su señal, sino porque su existencia era algo completamente inesperado: era aproximadamente de la mitad del tamaño de Júpiter y orbitaba su estrella en apenas cuatro días.

“Por lo que se conocía hasta ese momento sobre el sistema solar, eso era impensable. No había forma de explicar cómo semejante planeta estaba tan cerca de su estrella”, reforzó Fortier.

A prácticamente tres décadas de ese momento histórico para la astronomía, el hallazgo de exoplanetas creció exponencialmente. Hoy se registran más de 5.300 y se conocen aproximadamente 50 ubicados en la “región de habitabilidad”, es decir a la distancia suficiente de su estrella como sostener el agua en estado líquido sobre una superficie rocosa.

Como curiosidades, Fortier mencionó que el exoplaneta más rápido demora solo cuatro horas en dar una vuelta completa a su estrella, mientras que al más lento le lleva un millón de años cumplir la misma tarea.

También señaló la existencia de “súper Tierras”, planetas análogos al nuestro, pero muchos más grandes. Según puntualizó, observacionalmente se estima que esos serían los objetos más comunes en los sistemas planetarios.

La composición de los exoplanetas también arroja sorpresas a los equipos científicos. En ese sentido, recordó a los “mini Neptunos”, los planetas oceánicos, que estarían compuestos fundamentalmente por agua en estado líquido, y a los volcánicos, cuya superficie estaría cubierta por lava.

Por qué interesa investigar sobre exoplanetas

Existen tres motivaciones principales que motorizan la investigación astronómica en este campo, según puntualizó Fortier: la búsqueda de vida fuera de nuestra galaxia, una mayor comprensión sobre la formación de sistemas planetarios y la ampliación del conocimiento en el campo de la física.

Sobre la primera, explicó que buena parte de los esfuerzos están puestos en identificar exoplanetas en la “zona de habitabilidad” o incluso sus lunas, aunque reconoció que todavía no ha sido posible detectar ese tipo de asteroides naturales.

También aludió a la búsqueda de marcadores biológicos en la atmósfera (oxígeno, ozono, metano) mediante el análisis del espectro de la luz. Si esos elementos fueran detectados todos juntos, sería bastante probable que hayan sido generados por actividad biológica.

Cómo se detectan

Al repasar las distintas estrategias para identificar exoplanetas, Fortier comenzó analizando el método de imagen directa, que consiste en tratar de captarlos observando a través del telescopio.

El principal escollo con esta alternativa es que la luz de la estrella que orbita el exopaneta es tan fuerte que dificulta significativamente la tarea. Por ello, bajo esta modalidad solo es posible identificar objetos que se encuentran bastante alejados de sus astros. Y hasta el momento, solo se hallaron 64 cuerpos usando esta técnica.

Los métodos indirectos son los que han brindado más frutos. En este caso, se trata de una “tarea detectivesca”, de recolección de piezas sueltas de información que provienen no de la observación directa del objeto, sino de los rastros que éste va dejando.

Uno de ellos es conocido como el método de velocidades radiales, que busca identificar cambios en el movimiento de la estrella generados por la gravedad del exoplaneta. Así es factible calcular la masa del exoplaneta.

El método de “tránsito”, en tanto, se enfoca en las variaciones en el brillo de una estrella. Sucede que en el transcurso de su órbita, al interponerse entre disco solar del astro y el instrumental, el objeto bloquea la luz y esto se percibe como una caída en su brillo.

Esas alteraciones pueden ser registradas y cuánto disminuye esa luminosidad da indicios del tamaño, el volumen del exoplaneta.

En la mira de los telescopios

El salto significativo en el descubrimiento de los exoplanetas ocurrió con el uso de telescopios espaciales. En este campo se destaca la misión Kepler, de la Nasa, que permitió la identificación de 3.300 objetos. Desde entonces, la carrera es por mejorar la precisión de las mediciones: alimentar a los modelos con mejores datos para avanzar, por caso, sobre la composición de los exoplanetas.

En esa línea se inscribe CHEOPS (CHaracterising ExOPlanet Satellite), una iniciativa seleccionada por la Agencia Espacial Europea e impulsada por Suiza junto a otros diez países europeos. Se trata de un telescopio reflector espacial de 30 centímetros de diámetro, dedicado a la fotometría de alta precisión.

Para evitar la contaminación lumínica (tanto la provocada por el Sol, como la ocasionado por el reflejo de su luz en la superficie terrestre), CHEOPS orbita la Tierra a 700 kilómetros de altura, sobre la línea que divide el día y la noche.

A su tiempo, Cecilia Fariña profundizó sobre el siguiente paso: The Terra Hunting Experiment, el proyecto científico que estudiará, durante una década, una cuarentena de estrellas cuidadosamente seleccionadas, en búsqueda de planetas similares a la Tierra.

Para ello se utilizará el telescopio Isaac Newton, que posee un espejo de 2,5 metros y está ubicado en la isla La Palma (España), a más de 2300 metros sobre el nivel del mar. La geografía de ese enclave constituye un punto central, porque las condiciones del cielo son muy buenas, las nubes siempre están por debajo del nivel al que se encuentran los telescopios y existe una protección sobre la contaminación lumínica autóctona.

Al Isaac Newton, que ya tiene 50 años de servicio y pesa 90 toneladas, actualmente se le realizan una serie de adecuaciones para convertirlo en un instrumento robótico, que pueda operarse remotamente. En él se instalará el espectrógrafo HARPS3 (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher), que buscará exoplanetas mediante el método de velocidad radial de alta precisión. La espectroscopía es una técnica que se usa en astronomía para separar la luz de los objetos en sus longitudes de onda.

Se prevé que el HARPS3 comience a funcionar a fines de 2024.