NeoFronteras

Resumen de varias noticias aparecidas en las últimas semanas sobre planetas fuera de nuestro sistema solar.

Las noticias sobre el descubrimiento de exoplanetas, sobre modelos de su formación o sobre proyectos de cómo los podremos caracterizar en el futuro se suceden sin parar en lo que parece ser un campo muy fértil de la Astrofísica. Un campo que excita nuestra imaginación.

Los astrónomos tienen una palabra espantosa para describir el contenido de elementos pesados en las estrellas: metalicidad. Para ellos algo más pesado que el hidrógeno o el helio es un “metal”. Siempre se ha creído que una alta metalicidad de una estrella debe de haber favorecido la formación de planetas de tipo rocoso. Está claro que si no hay silicio, calcio o carbono difícilmente se pueden formar rocas que contengan silicatos, calizas o carbonatos. Pero, ¿cuál es el umbral de metalicidad por debajo del cual no se forman planetas?
Un estudio reciente [1] de Jarrett Johnson y Hui Li de Los Alamos National Laboratory apunta a que basta una décima parte de esa metalicidad para que se formen planetas. El estudio se basa en las condiciones para que en el disco de acreción se formen los planetesimales que luego den lugar a planetas.
Como todos sabemos, los elementos más pesados que el litio se forman en el interior de las estrellas y los más pesados de todos en el interior de las supernovas y en su propia explosión, aunque recientemente se han propuesto otros mecanismos.
Esto significa que para que se formen planetas tienen que haberse sucedido varias generaciones de estrellas que hayan enriquecido previamente el medio interestelar con estos elementos pesados.
Según los cálculos de estos investigadores, los primeros planetas en formarse en el Universo lo habrían hecho a distancias de sólo 0,03 UA y no podrían albergar vida.
Los primeros planetas como la Tierra en formarse en la zona habitable lo habrían hecho entorno a estrellas un poco más masivas que el Sol, estrellas de vida corta (4000 millones frente a 10.000 millones de años que vive el Sol) que no habrían permitido la evolución de vida compleja.
Según se vayan descubriendo nuevos exoplanetas se irá poniendo a prueba este modelo. Ya se han descubierto planetas en torno a estrellas con baja metalicidad, siendo este punto fácil de medir.

Nuestro sistema solar tiene 8 planetas y muchos más cuerpos menores. Sin embargo, los sistemas planetarios que hemos encontrado hasta ahora parecen tener menos. Esto se debe principalmente a que las técnicas de detección que empleamos no facilita la detección de planetas pequeños o alejados de su estrella.
Ahora, Mikko Tuomi de la Universidad de Hertfordshire ha encontrado una excepción a este patrón observacional [2]. Ha revelado que el sistema HD 10180 contiene tantos planetas como nuestro sistema solar. En 2010 se informó que este sistema tenía 7 planetas, pero su re-análisis de los datos del espectrómetro HARPS indica que tiene al menos 9 planetas.
El estudio se basa en la aplicación de las estadística bayesiana a la estabilidad de las órbitas, pues no cualquier configuración de órbitas es estable en un sistema planetario.
Los dos nuevos planetas son supertierras con periodos de 10 y 68 días respectivamente y, por tanto, demasiado cerca como para que tengan vida. Sus masas son 1,9 y 5,1 la masa terrestre, por lo que podrían ser planetas rocosos.
Este sistema, del que se puede decir que se parece al nuestro, se encuentra a 127 años luz de nosotros, lo suficientemente lejos como para nunca lleguemos allí, pero está en lo que se puede considerar el vecindario de nuestro sistema solar. Esta distancia tan “escasa” quizás facilite futuras observaciones.
Con los años probablemente se sepa que los sistemas con un número de planetas en el entorno de una decena sean abundantes y nuestro sistema sólo sea uno más de ellos.

Según un estudio de investigadores de la Universidad de Purdue si la vida surge en una supertierra es muy difícil que sea transferida a otros lugares [3] de su sistema solar.
Desde hace un tiempo se viene especulando con la posibilidad de que un impacto meterorítico expulse rocas con vida al espacio y que los microorganismos que contengan sobrevivan incluso a su caída sobre otro planeta. Este mecanismo panspérmico podría propagar la vida por el Universo. En un estudio reciente sobre el que hablamos en NeoFronteras se ha calculo que no solamente se puede propagar la vida dentro de un mismo sistema solar mediante este mecanismo, sino que además puede propagarse a otros sistemas solares cercanos.
Por otro lado, desde hace un tiempo se vienen descubriendo supertierras en otros lugares de nuestra galaxia, principalmente porque nuestros sistemas de detección así lo favorecen. Algunas de estas supertierras están situadas en la zona habitable de su estrella o muy cerca.
Jay Melosh y Laci Brock han realizado unas simulaciones sobre lo que pasaría en caso de impacto en uno de estos cuerpos en órbita de una enana roja y han calculado la probabilidad de que la vida sea transferida. Según sus resultados, en este caso la probabilidad es muy baja.
Así por ejemplo, en el sistema Gliese 581 el planeta “d” está dentro de la zona habitable. Las rocas que pudieran escapar de este planeta debido a un impacto no tendrían la velocidad adecuada como para transferir material entre planetas. La mayoría entrarían en una órbita hiperbólica y serían eyectadas del sistema. Recordemos que la zona habitable en este tipo de estrellas está muy cerca de la enana roja y es muy estrecha.

Desde hace un tiempo se viene sugiriendo la existencia de planetas vagabundos que se mueven por nuestra galaxia (incluso expulsados fuera de ella) sin una estrella a la que orbitar. Algunos de ellos se producen como consecuencia natural de la formación se sistemas solares. Dos planetas recién formados pueden interaccionar entre sí y como consecuencia alguno puede ser expulsado. Con el tiempo sólo quedan planetas en órbitas estables. Se cree que hay tantos planetas vagabundos como estrellas.
Ahora un estudio propone que algunos de estos planetas pueden haber sido capturados por las estrellas. Esto explicaría la existencia de las órbitas raras que tienen algunos planetas. Todos los planetas se forman en el disco de acreción de la estrella en formación. Normalmente todos terminan girando en el mismo plano y en el mismo sentido. No es fácil explicar las excepciones a esto, pero el caso es que hay tales excepciones. La idea [4] que proponen Hagai Perets de la Universidad de Harvard y Thijs Kouwenhoven de la Universidad de Pekín es que estos planetas podrían haber sido capturados después de haber estado vagabundeando por el espacio.
Según sus cálculos entre un 3% y un 6% de las estrellas tendrían planetas capturados y esto sería más probable conforme la masa de la estrella fuera mayor. En el ESO anunciaron en 2006 dos planetas que podrían ser planetas capturados, pero en general no es fácil estar seguros de este punto.
Hasta ahora no se han encontrado pruebas de que nuestro sistema solar tenga un planeta capturado.

Unos astrónomos de la Universidad de Cornell han identificado tres exoplanetas entre los datos de Kepler que son similares al nuestro en tamaño y que pueden ser apropiados para la vida [5].
Para la confirmación han usado un telescopio en tierra junto a un espectrógrafo infrarrojo.
Los tres planetas se encuentran en la zona de habitabilidad de sus respectivas estrellas de tipo M (enanas rojas). Según uno de los investigadores implicados la mayoría de los exoplanetas serían de tipo rocoso como la Tierra.
Para poder caracterizar las atmósferas de posibles planetas habitados se necesitarán nuevos telescopios con espectroscopios precisos, como el futuro James Webb Space Telescope, y así ver si hay biomarcadores en su composición atmosférica.

Si queremos encontrar un planeta muy similar a la Tierra quizás debamos de buscarlo alrededor de una estrella muy similar al Sol. Incluso un planeta del mismo tamaño que la Tierra en la zona de habitabilidad de su estrella puede ser muy distinto a nuestro mundo, pues su composición y la luz de su estrella pueden ser muy diferentes. Si se trata de una enana roja el planeta estará iluminado bajo luz roja e infrarroja principalmente y el efecto invernadero o su albedo puede ser muy distinto.
A 200 años luz de nosotros se encuentra HIP 56948, estrella que tiene una composición y tamaño muy similares a la del Sol. Esa estrella tiene menos elementos pesados de lo esperado (al igual que el Sol) y esto podrían indicar, al menos según alguna teoría, que se han invertido en la formación de planetas rocosos [6].
Además no hay planetas gigantes interiores que desestabilicen posibles planetas que haya en la zona habitable (y no detectados aún).
En el lado negativo está que este posible sistema sólo tiene 1000 millones de años de edad, así que no ha habido tiempo para que en una hipotética Tierra II haya evolucionado la vida compleja tal y como la conocemos. Pero si existe tal planeta quizás sería muy similar al nuestro cuando contaba con esa edad, iluminado bajo los mismos colores de la luz.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3819

Ilustración cabecera: NASA/Ames/JPL-Caltech.