Apuntes científicos desde el MIT

Hace varios posts el astrofísico Guillem Anglada nos explicó cómo buscaba planetas fuera del sistema solar . Tras su artículo nos quedó claro que encontrar un planeta grande y cercano a una estrella ya no era nada del otro mundo. El reto es encontrar uno pequeño como la Tierra, a una distancia del Sol que lo hiciera habitable, y luego averiguar si contiene algún tipo de vida.

De esta futura noticia más trascendente de la historia trata el congreso científico que empezó ayer en Barcelona, y desde el que Guillem se compromete a ir transmitiéndonos sus impresiones. Aquí os dejo con este cazador de planetas de la Carnegie Institution en Washington DC:

En busca de planetas habitables, por Guillem Anglada

Es tarde, de noche, y estás encerrado en una sala de control. Copias datos y empiezas una nueva exposición. Decides salir a tomar el aire. Hace viento y bastante frío; es el invierno austral en el Observatorio de las Campanas de Chile. Como la luna no ha salido todavía puedes ver la Vía Láctea y las nubes de Magallanes en todo su esplendor. La luz de un billón de astros ilumina tenuemente la cúpula del telescopio, que con su gran superficie colectora concentra escasos fotones a través de un espectrógrafo de rendija larga. Unas cuantas horas más de espectros, recoger la maleta, y en marcha. A las nueve de la mañana abandonas el Observatorio y tras dos horas de coche llegas al aeropuerto de la Serena. Allí un avión te lleva hasta Santiago, otro a Nueva York y el último a Barcelona, donde te reciben los abrazos de tus padres (que detallazo imprimir y llevarme el póster al aeropuerto!) y directo al CosmoCaixa, lugar de celebración del congreso internacional "Pathways Towards Habitable Planets ", nombre de difícil traducción, pero que viene a decir : "Hoja de ruta para la detección de planetas habitables".

Aunque el título sea sonado, no se trata de la convención anual de escritores SCI-FI ni de digeribles charlas de divulgación para el público general. Esta vez vamos en serio. Científicos, y sobre todo "big shots" de las agencias espaciales americana (NASA) y europea (ESA) se reúnen estos días en Barcelona para definir, discutir, entrelazar, planificar y, sobre todo, buscar el modo de financiar los proyectos que en la próxima década han de llevarnos a descubrir mundos habitables mas allá del sistema solar. No se prevé una reunión de grandes noticias, aunque dada la densidad de grandes nombres alguna podría caer. Tampoco las charlas destacan por su complejidad técnica o novedosa. De hecho, la mayor parte de la actividad de desempeña en los 'coffee breaks' y las reuniones paralelas en la que los paneles de expertos sintetizan el 'state-of-art' en la detección de planetas extrasolares y evalúan en detalle cada una de las técnicas propuestas. Si hace 400 años Galileo 'descubrió' que hay otros planetas en el sistema solar, en 1995 dimos otro paso y confirmamos una larga sospecha: también existen planetas en otras estrellas. El siguiente gran salto será encontrar esos elusivos cuerpos rocosos, suficientemente calientes para que el agua sea líquida, y suficientemente alejados de su astro para que sus océanos no hiervan y la vida (al menos tal y cómo la conocemos) puede medrar en su superficie.

Aunque llegué un poco tarde al congreso, os puedo contar como empezó el día. Primero las típicas palabras de bienvenida de organizadores y comité científico.

Justo después, el primer plato fuerte de la mano de James Kastings, creador del concepto de Zona Habitable. Kastings repasó su concepto de Zona Habitable alrededor de una estrella, explicó qué biomarcadores podríamos esperar detectar como indicadores de vida, y dio el típico discursillo inspiracional para las nuevas generaciones. A mi no me llegó demasiado, pero quizás surtió su efecto entre la nutrida representación estudiantes de doctorado para los que éste es su primer congreso.

Las charlas continuaron con los progresos más recientes en detección de tránsitos, imágenes directas de planetas, planes a largo plazo y simulaciones mostrando las bondades de un proyecto o del otro. Sí hubo una sesión que llamó mi atención fue la del geofísico Franois Forget (infiltrado!?) que intentó convencer a la concurrencia de astrónomos de que vivimos en un planeta confortable por una serie de casualidades no necesariamente fáciles de reproducir. Claro está, que su definición de vida empezó y terminó con la existencia de agua líquida en la superficie planetaria, que aparte de ser su preferencia personal, destaca por ser la predicción mas fácil de contrastar en un futuro.

Al final del día acabé en una sesión paralela donde franceses y americanos intercambiaban guiños y pirotos. Unos (los franceses) quieren participar en el programa SIM de la NASA y los otros (americanos) necesitan financiar su misión astrométrica. Esta gente sí va en serio. Cuando preguntaron la opinión a participantes de otros países llegó mi momento. Como único representante de la comunidad española -postdoc y en el extranjero- dije que si, que era una idea excelente (nota mental: buscar trabajo en Francia).

En fin. Un fin de semana largo y un primer día de congreso no del todo malo. Las cartas se barajan… abran juego señores! Organizamos la partida en casa, logramos que vinieran casi todos, ¿estamos dispuestos a jugar?

Hasta finales del siglo XX las esperanzas de descubrir vida extraterrestre pasaban por encontrarla en algún rincón de nuestro sistema solar.
¡Claro que en el vasto Universo debían existir multitud de planetas con seres vivos! Pero… ¿Cómo íbamos a encontrarlos? Podemos ver estrellas, supernovas o cometas porque emiten luz, pero los planetas son opacos; no había forma de verlos. Y de todos modos... si llegáramos a detectar alguno de manera indirecta a nosecuantos años luz, ¿cómo podríamos saber si albergaba vida?

Guillem Anglada es un astrofísico de Ullastrell que realiza su investigación post-doctoral en la Carnegie Institution de Washington DC, y en estos precisos instantes se encuentra buscando planetas extrasolares en un observatorio astronómico de Hawaii .

Científicos como él se las han apañado para encontrar maneras con las que ver indirectamente planetas lejanos. Pero no sólo eso, también son capaces de averiguar cuál es la composición de su atmósfera.
Y si resulta que en ella observan una proporción de gases extraña, que no encaja con lo esperado en un mundo inerte, posiblemente significará que hay algo vivo pululando por allí.

Personalmente, ahora sí estoy casi convencido que dentro de unos años las portadas de los periódicos electrónicos anunciarán uno de los descubrimientos más trascendentes de la historia de la humanidad: no estamos solos en el Universo.

De momento, los planetas que pueden descubrir Guillem y compañía con los telescopios actuales son muy grandes y demasiado cercanos a las estrellas como para poder contener formas de vida mínimamente parecidas a la nuestra, pero mañana la NASA enviará al espacio un telescopio más potente que permitirá rastrear planetas parecidos a la Tierra, en lo que representa un nuevo gran paso para hallar señales de vida.

Tardé sólo un par de cervezas en convencer a Guillem de que nos explicara más detalles sobre dicha misión Kepler, sobre qué métodos utilizan para buscar planetas extrasolares, que nos vaya explicando sus peripecias científicas en Hawaii, y que entre observación y observación se entretenga respondiendo las consultas que podamos plantearle en los comentarios.

Esta es la primera de una serie de participaciones periódicas sobre astrofísica de Guillem Anglada en este blog. Démosle la bienvenida!

Buscando planetas más allá del Sistema Solar, por Guillem Anglada

¿Por que buscamos planetas en otras estrellas? Para satisfacer nuestro instinto de curiosidad y exploración! Si, vale… Pero científicamente hablando, a que pregunta queremos responder?

La detección de planetas extrasolares nos ayuda a comprender las circunstancias de formación del Sistema Solar y es el primer paso para entender cuan extraña, preciosa y variada puede emerger la vida en el Universo. Hace 15 años, sabíamos de una estrella que albergaba un sistema planetario, el Sol, y de los nueve planetas que lo orbitan sabemos sólo de uno que contenga vida. Este panorama está cambiando. En un par de años se van a mandar sondas a Marte para buscar formas de vida exóticas en el subsuelo y a día de hoy tenemos evidencia de más de 350 mundos alrededor de otras estrellas. La mayoría de exoplanetas conocidos son gigantes de gas como Júpiter, porque es mas fácil detectarlos, pero ya empezamos a encontrar a los más pequeños (supertierras ).

Fig 1.- Representación artística del sistema planetario en Gliese 581 que contiene un trío de supertierras. Créditos : ESO

¡Detectar exoplanetas no es fácil! No emiten luz propia, solamente la reflejan y hay que buscarlos de forma indirecta. Aunque se han propuesto muchos métodos de detección, en la práctica solamente unos pocos han funcionado: espectroscopia Doppler, tránsitos, microlentes gravitatorias, astrometría e imagen directa. El orden no está escogido al azar. La espectroscopia Doppler es el método que ha dado más y mejores resultados. La mayoría de los 350 candidatos se deben a esta técnica que consiste en medir el movimiento radial de la estrella debido a la fuerza que ejerce el planeta sobre ella a lo largo de su órbita.

Fig 2.- La estrella se acerca y se aleja periódicamente debido a la fuerza que hace un pequeño planeta al orbitarla. La velocidad de la estrella puede medirse gracias al efecto Doppler en la luz que recibimos.
Créditos : ESO

Su éxito se debe, en parte, a una coincidencia afortunada que cogió a todo el mundo por sorpresa. En Diciembre de 1995 los astrónomos suizos Michel Mayor y Didier Queloz anunciaban la detección del primer objeto de masa planetaria alrededor de otra estrella, 51 Peg b , una estrella cercana poco peculiar y parecida al Sol. Sin embargo, 51 Peg b si tiene un elemento sorprendente; su periodo orbital es de 4,2 días solamente. Como más corto es el periodo orbital de un planeta, más cercano debe estar a la estrella y más rápido debe moverse, de ahí el éxito del método espectroscópico. En comparación, la órbita de Mercurio es de casi tres meses. Haciendo caso a los teóricos de la época, 51 Peg b nunca debería haber existido. Los planetas gigantes deben formarse en órbitas alejadas, donde el gas es frío y abundante durante los primeros millones de años de vida de una estrella. Actualmente, la idea más aceptada es que los planetas migran, es decir, cambian su órbita significativamente después de su formación. Esto no ocurrió de forma muy drástica en el sistema solar o Júpiter habría barrido la Tierra y el resto de pequeños planetas interiores. En 51 Peg no tuvieron tanta suerte.

La existencia de órbitas tan cercanas a la estrella sugiere otro método de detección: los tránsitos. Un planeta pasará por delante de su estrella periódicamente bloqueando una pequeña parte de la luz si la inclinación orbital es la adecuada.

Fig 3- Un planeta transita delante de su estrella boqueando una pequeña fracción de la luz que nos llega. Créditos : CNES

Para órbitas como la de la Tierra la probabilidad de que esto ocurra es minúscula (<0.01%), pero para planetas como 51 Peg b es del 10%. En 2001 se detectaron por primera vez los tránsitos de HD 209458 b, otro Júpiter caliente como 51 Peg b. La cantidad de luz bloqueada depende del cociente de áreas entre la estrella y el planeta. Un objeto del tamaño de Júpiter oculta el 1% del brillo de una estrella como el Sol. Para un objeto de tamaño terrestre la ocultación es de un parte entre 10 000 y no hay mas remedio que ir al espacio para evitar la variabilidad inducida por la atmosfera. Esto hace la misión COROT (CNES/ESA) siguiendo 10 000 estrellas con un telescopio de 15 cm. Hace dos semanas anunciaron la detección de su primera supertierra, de la que aún no han podido medirle la masa, ya que es muy pequeña y la estrella bastante activa. Una forma poco científica de anunciar resultados, pero es que les ha entrado la prisa.
Este sábado la NASA lanza Kepler , su primera misión exclusivamente dedicada a planetas extrasolares también por el método del tránsito pero con un telescopio ‘algo’ más grande (1 metro), que monitorizará 100000 estrellas durante 3 años y medio.
Las estadísticas apuntan a que, al menos, el 10% de las estrellas tienen gigantes gaseosos y que el 30% contienen una o más supertierras. Basándose en esta tendencia, los teóricos apuestan que la práctica totalidad de las estrellas tienen planetas tipo Tierra en órbita. Esta es la pregunta que Kepler va a responder.

Al margen de los grandes acontecimientos que ocurren en el mundo, me preparo para mi primer experimento planetario en el Mauna Kea , Hawaii. Llegar fue toda una aventura, hay niebla, me equivoqué de volcán, llegué tardísimo a la montaña y no tenía habitación reservada… En fin, si el tiempo acompaña vamos a confirmar la detección del planeta más joven… si es que está! Las estrellas jóvenes son tan activas que es necesario un espectrógrafo infrarrojo para sacarles la velocidad radial, pero esa es otra historia que ya os contaré otro día.

En resumen, un pasito más hacia la respuesta a una vieja pregunta que trasciende a la astronomía. ¿Existen otros lugares como la Tierra? ¿Es la vida, tal y cómo la conocemos, un fenómeno común en el universo?... ¿estamos solos?