Exoplanetas: cómo detectar a nuestros vecinos

Todos conocemos perfectamente a los miembros de nuestro hogar: un pequeño planeta azulado donde habitamos, tres planetas apenas más pequeños que el nuestro, cuatro gigantescos mundos gaseosos separados de los otros por un cinturón de asteroides, decenas de planetas enanos, varios cientos de lunas, muchísimos cometas y otros objetos menores. Y por supuesto, conocemos al “padre” de nuestro hogar, ese colosal astro que los relaciona a todos: nuestra estrella, el Sol, alrededor del cual orbitan todos los demás cuerpos.

Hasta hace algunos años, cuando observábamos a nuestros vecinos, aun los más cercanos de ellos, solo podíamos ver al “jefe del hogar” brillando con gran intensidad, pero ciertamente no veíamos al resto de los miembros de esos otros hogares; veíamos a las colosales estrellas como pequeños puntos brillantes, pero definitivamente no veíamos a ninguno de los planetas que las orbitaban. ¿Por qué sucede esto? Pues sencillamente porque las estrellas son tan enormes y tan brillantes que en comparación con ellas los planetas no son apreciables. Imaginen que los habitantes inteligentes de un hipotético planeta en un sistema solar distante enfocan sus telescopios (con un nivel de tecnología similar a la nuestra) hacia nuestro sistema solar: solamente verían al Sol brillando como un pequeño punto, pero definitivamente no verían a ninguno de los planetas.

Pues bien, desde el año 1995 esa situación ha cambiado, y hemos ido conociendo progresivamente más y más miembros de otros sistemas solares. Estos son denominados planetas extrasolares o exoplanetas, dado que orbitan a una estrella diferente al Sol y por lo tanto no pertenecen al sistema solar. Y aunque no podemos “verlos” directamente a través de nuestro instrumental actual, si hemos desarrollado métodos muy precisos para detectarlos. Veremos a continuación cuales son dichos métodos, así como sus aspectos positivos y negativos.



Los métodos más exitosos para la detección de exoplanetas son los de medición de velocidades radiales y astrometría, que utilizan el efecto doppler y la teoría de centro de masas como mecanismos principales en la localización. Para explicarlo en términos sencillos, los planetas no orbitan exactamente alrededor de la estrella, como suele creerse, sino que tanto la estrella como todos los planetas orbitan alrededor de un punto central que se denomina centro de masas. Lo que sucede es que la estrella suele ser tan masiva en relación con los planetas (nuestro Sol representa el 99% de la masa del sistema solar, dejando un 1% para todos los planetas y demás objetos juntos) que el centro de masa suele estar ubicado muy cerca de la estrella, dando la impresión de que todos los planetas giran alrededor de ella.

Pero antes de continuar, repasemos brevemente un concepto importante: la fuerza de gravedad. Sabemos que la gravedad mantiene unidas las cosas, por ejemplo, mantiene a los planetas unidos en una órbita alrededor del Sol (o más precisamente, del centro de masas). Existen dos características muy importantes acerca de la gravedad que debemos tener en cuenta: ésta es directamente proporcional a la masa e inversamente proporcional a la distancia. ¿Qué significa esto? Sencillamente que cuanta más masa tiene un cuerpo, mayor es la fuerza de gravedad; y que cuanto menor es la distancia entre los cuerpos, también mayor es la fuerza de gravedad.

Veamos entonces cómo se aplican los conceptos de fuerza de gravedad y centro de masa si hacemos algunas modificaciones hipotéticas en nuestro Sistema Solar. Como bien sabemos, el planeta que orbita de forma más cercana al Sol es Mercurio, y éste tiene una masa de 0,055 Tierras (equivale a decir que su masa es 5,5% la masa de la Tierra). Debido a esta tan despreciable masa, su fuerza de gravedad es tan ínfima con relación al Sol que no ejerce ninguna influencia notable sobre la estrella, aun encontrándose tan cerca de ella. Pero experimentemos un poco: saquemos de su órbita a Mercurio y coloquemos en su lugar al planeta Júpiter. Ahora tenemos orbitando muy cerca del Sol a un planeta con una masa 318 veces mayor que la masa de la Tierra (esto es dos veces y media la masa de todos los demás planetas juntos). En esta situación, la corta distancia entre el planeta y la estrella, junto con la gigantesca masa del planeta, harán que la fuerza de gravedad de éste afecte ligeramente a la estrella; el centro de masa se verá ligeramente desplazado y se podrá detectar un leve movimiento de vaivén en la estrella, provocado por la gran atracción gravitacional del planeta. ¡Es esto exactamente lo que detectamos cuando encontramos exoplanetas!


Esto significa que no vemos a los exoplanetas a través de telescopios, ni tenemos la capacidad de sacarles magnificas fotos con el Hubble; pero sí estamos seguros de que están allí por las perturbaciones gravitacionales que crean sobre las estrellas que orbitan. Aun más, podemos reconocer dichas perturbaciones con tal nivel de precisión que logramos encontrar sistemas con múltiples planetas, identificando y separando las diferentes perturbaciones que cada uno de los planetas generan sobre su astro.

También existen otros métodos menos usados en la detección de exoplanetas. Uno de ellos es el método de tránsitos, que consiste sencillamente en observar fotométricamente una estrella y detectar, a través de mediciones del espectro, los sutiles cambios en la intensidad de su luz cuando un planeta orbita por delante de ella. Otro método importante es VTT (Variación en el Tiempo de Tránsito) con el cual las variaciones en el tránsito de un planeta pueden ser utilizadas para detectar otro. La importancia de este método radica en que es potencialmente capaz de encontrar planetas como la Tierra o exolunas.

Pero bien, como dije anteriormente, estos métodos de detección tienen sus aspectos positivos y negativos. ¿Cuáles son los aspectos negativos? El principal es que nuestra tecnología e instrumental actual para encontrar las perturbaciones gravitacionales de planetas extrasolares nos permiten detectar solo un tipo de planetas: aquellos muy masivos orbitando muy cerca de su estrella (también conocidos en la jerga científica como “Júpiteres calientes”). Un planeta como la Tierra orbitando alrededor de una estrella como el Sol nos sería imposible de detectar con nuestra capacidad tecnológica actual. Y ese es precisamente nuestro objetivo principal cuando buscamos exoplanetas: encontrar uno ni muy cerca ni muy lejos de su estrella, con un tamaño mediano, formado por rocas, con una temperatura templada, que pueda mantener océanos de agua en estado líquido en su superficie, ya saben, con las condiciones propicias para la formación de la vida. Sin embargo, lo único que estamos encontrando por el momento son gigantescas bolas de fuego, con presiones y temperaturas inimaginables, orbitando de forma muy acelerada, próxima y caótica alrededor de su estrella; es realmente improbable que exista vida en un lugar así.

Además debemos tener en cuenta que, como dije al principio del artículo, lo que estamos haciendo cuando detectamos planetas extrasolares es encontrar a algunos miembros de las familias más vecinas a nuestro sistema solar, y no estoy exagerando. Llevamos encontrados hasta la fecha 490 exoplanetas, y todos estos orbitan alrededor de estrellas muy cercanas a nosotros (hablando en distancias cósmicas, por supuesto, midiéndolos en nuestras distancias cotidianas estarían increíblemente lejos). Todos los planetas extrasolares que llevamos encontrados se encuentran en un radio de 300 años luz de nuestro Sol, mientras que nuestra galaxia, la Vía Láctea, tiene un diámetro medio de 100.000 años luz. Y a no olvidarnos que nuestra galaxia es solo una de las miles de millones de galaxias existentes en el Universo conocido. Así que lo poco que llevamos observado y detectado en materia de exoplanetas lo hemos hecho en un pequeño círculo a nuestro alrededor compuesto de todos nuestros sistemas vecinos inmediatos.


Pero no todo es negativo en el horizonte. La NASA lanzó y puso en órbita alrededor del Sol en marzo del 2009 el satélite artificial Kepler, cuya misión principal es la búsqueda y detección de planetas extrasolares, especialmente aquellos que puedan tener un tamaño y masa similar a la Tierra, y que orbiten alrededor de su estrella a una distancia comparable a la de nuestro planeta, en la franja teórica denominada “zona habitable”, donde pueden darse de manera satisfactoria las condiciones necesarias para la presencia de vida. Todo esto representa “un gran salto para la humanidad” en su búsqueda por encontrar pruebas de que no estamos solos en el Universo, y por demostrar cuan común es allá afuera la vida como la conocemos aquí en la Tierra.