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Julio 2008

Exoplanetas, la última revolución de la Astronomía

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Exoplanetas, la última revolución de la Astronomía


Los planetas son tan difíciles de detectar porque su brillo es ínfimo respecto al de la estrella que orbitan.

Los seres humanos siempre nos hemos preguntado si existen mundos similares a la Tierra en el Universo. Pero hasta octubre del año 1995 los astrónomos no constataron la existencia del primer exoplaneta, planetas que orbitan a otras estrellas más allá del Sol. En este momento y tras el descubrimiento Gliese 581c el pasado mes de abril, y de TsES-4 en agosto, ya conocemos unos 240.

Por qué se ha tardado tanto tiempo en encontrarlos, cómo son y qué nuevos interrogantes nos han planteado, será el tema central de este artículo.

Los planetas son tan difíciles de detectar porque su brillo es ínfimo respecto al de la estrella que orbitan. Por ejemplo, el Sol brilla mil millones de veces más que la Tierra. Basta alejarse 10 años luz de nuestro sistema de mundos para que la Tierra se torne invisible. Entonces, ¿cómo se han descubierto estos nuevos mundos a años luz de nuestro hogar celeste? La respuesta es: a partir de técnicas indirectas.

Por la ley de gravitación, la estrella tira del planeta, pero de acuerdo con la de acción-reacción, el planeta también tira de la estrella con la misma fuerza y en dirección opuesta. Como resultado de esta interacción, ambos orbitan en el espacio alrededor de un eje común, su centro de masas. El planeta, que es mucho más ligero que su estrella, se mueve mucho. Pero la estrella también lo hace, formando pequeños círculos. Esta pequeña oscilación de la estrella es la que buscan los astrofísicos cuando aplican el método de la “velocidad radial”, el más fructífero en todos estos años de caza de planetas. Cuando en su pequeña oscilación la estrella se acerca, su luz se torna más azul; cuando se aleja, más roja.
¿Cómo han resultado ser estos planetas descubiertos? Sus periodos orbitales son pequeños y en algunos casos increíblemente pequeños. Sólo conocemos dos cuya traslación sea superior a la de Júpiter (11,83 años), el 65% tienen periodos inferiores al de Marte (1,88 años) y el 20% inferiores a 1 semana.
La distancia a sus estrellas es en general muy pequeña. El 75% de ellos están más cerca de su estrella que Marte del Sol y muchos presentan importantes excentricidades, es decir, órbitas más elípticas que circulares. Por ejemplo, si el planeta HD 141937 formara parte del sistema solar, en su momento de máxima proximidad al Sol, perihelio, estaría entre la órbita de Venus y de la Tierra. En cambio, cuando estuviera más alejado, afelio, estaría más allá de la órbita de Marte.
Sus masas mínimas son grandes. Están comprendidas entre unas 10 veces la masa de la Tierra y unas 10 veces la masa de Júpiter, que contiene a su vez 318 veces la masa de la Tierra. Si superamos esta cota superior ya dejaríamos de hablar de planetas para hablar de enanas marrones, un tipo poco luminoso de estrellas.
Con todos estos resultados los astrónomos han hecho una clasificación para los planetas extrasolares.

Nombre del tipo de exoplaneta Masa Periodo de traslación Excentricidad
Análogos a Júpiter Equivalente a la de Júpiter Mayor 10 días Pequeña (e< 0’2)
Gigantes Excéntricos Mayor décima parte de la de Júpiter Mayor 10 días Media y grande (e> 0’2)
Júpiteres Calientes Mayor décima parte de la de Júpiter Menor 10 días Pequeñas
Poco masivos Menor décima parte de la de Júpiter

Quizás lo más importante son las nuevas preguntas a que nos han llevado estos nuevos descubrimientos. A partir del conocimiento de nuestro sistema solar, pensábamos que los planetas se forman a partir de un disco más o menos plano de gas y polvo que se encuentra en rotación, junto con la estrella, en su plano ecuatorial. Según la teoría no se podrían formar planetas muy excéntricos, porque el sistema no sería estable, ni muy cercanos a la estrella, pues ésta los engulliría con su gran masa. El descubrimiento de los “gigantes excéntricos” y de los “júpiteres calientes” lo ha puesto en cuestión.
Los físicos teóricos han comenzado a lanzar nuevas teorías para poder explicar estos inesperados resultados, pero el hecho es que una vez más en el camino de la ciencia, el abrir una nueva puerta nos hemos encontrado cien nuevas puertas por abrir tras ella.

Otro de los debates que han planteado los nuevos descubrimientos es la posibilidad de vida en estos nuevos mundos. A partir de nuestros conocimientos actuales, son impensables formas de vida que no se apoyen en la química del carbono y en la existencia de agua. Sin carbono no se formarían las largas cadenas moleculares propias de la materia viva, como el ADN, ARN y proteínas. Y sin agua no se producen las reacciones en las que se sustenta la vida. Por otro lado, sistemas con planetas muy grandes pueden presentar mayores inestabilidades orbitales. Desde este punto de partida sólo parece que pueda haber vida en planetas poco masivos que no estén ni demasiado lejos ni demasiado cerca de su estrella para que el agua ni se congele, ni se volatilice.

El exoplaneta Gliese 581c descubierto el pasado mes de abril, a 20’3 años luz de la Tierra, ha sido destacado por ser elEXOPLANETAS1.jpg primer exoplaneta poco masivo, candidato a albergar agua en estado líquido y con ella la posibilidad de vida. Su temperatura oscila entre los 0 y los 40ºC y su gravedad se cree que es el doble de la de la Tierra, con lo que si hubiera agua, sería mucho más fácil retenerla.

Los exoplanetas encontrados son mayoritariamente masivos y próximos a sus estrellas porque los métodos que hemos utilizado para detectarlos así lo requieren. Planetas más pequeños o más alejados serían difícilmente observables desde la Tierra. Aún así, siendo muy limitados nuestros datos de ellos, nos han hecho replantearnos nuestro conocimiento del Universo y nuestra posición en él. A medida que desarrollemos nuevas tecnologías este conocimiento aumentará y con ello los nuevos interrogantes, sino y estímulo de la condición humana.

Con la confirmación del descubrimiento de TsES-4 en agosto desde el Instituto Astrofísico de Canarias, ha aumentado la lista de los “júpiteres calientes”. En este caso detectado con un método diferente, que aporta más información que el de la “velocidad radial”, el “transitante”, que detecta no ya la oscilación de la estrella sino la disminución de su brillo, del 1%, cuando su planeta gigante pasa por delante de ella. Epicuro en el s IV a.c., en una carta a Herodoto ya le decía que las estrellas tenían que ser soles distantes y que alrededor de ellas tenía que haber planetas. Giordano Bruno murió en la hoguera en el año 1600 por afirmar la existencia de infinitos soles y de infinitos mundos. Hoy sabemos que existen.

Pilar Luis Peña

http://perso.wanadoo.es/antoni.salva/
http://www.obspm.fr/planets
http://exoplanets.org
http://planetquest1.jpl.nasa.gov

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