NeoFronteras

Compendio de noticias cortas sobre exoplanetas aparecidas en los últimos días.

Concepción artística de 55 Cancri e. Fuente: NASA/JPL-Caltech.

Podríamos decir que la Exoplanetología existe como rama de la Astrofísica. Al menos las noticias al respecto del descubrimiento de nuevos planetas fuera de nuestro sistema solar y noticias asociadas son ya bastante numerosas.

El telescopio espacial Spitzer ha conseguido detectar la luz que emana de una super-tierra situada en otro sistema [1] [2]. Es la primera vez que se logra algo así, y aunque este planeta no está en la zona de habitabilidad, el resultado pronostica que quizás relativamente pronto podamos hacer espectroscopia de exoplanetas y saber si hay bioindicadores o condiciones para la vida. El resultado allana el camino para que el James Webb pueda obtener espectros planetarios. Ya se había detectado luz de otros exoplanetas, pero se trataba de planetas gaseoso gigantes.
Fue precisamente Spitzer el primer telescopio en detectar luz de un exoplaneta en 2005. El Spitzer fue concebido por primera vez hace 40 años y pese a no estar diseñado para el propósito ha podido estudiar exoplanetas.
En este caso se trata del planeta 55 Cancri e, que cae dentro de la categoría de super-tierra, categoría de planetas más pesados que la Tierra pero más ligeros que Neptuno. Está situado a 41 años luz de nosotros, la órbita de este planeta tiene un periodo de sólo 18 horas, tiene el doble de masa que la Tierra y es demasiado caliente como para sustentar vida (unos 2000 grados superficiales).
En otras ocasiones se había conseguido substraer del espectro estelar la señal atmosférica del planeta cuando éste pasaba por delante del disco estelar, pero ahora se ha conseguido detectar directamente la luz emitida por el cuerpo usando la técnica de ocultación (cuando el planeta pasa por detrás de la estrella).
La información obtenida es consistente con la que ya se tenía: un planeta rocoso recubierto de agua en estado supercrítico.

Pero si 55 Cancri e nos parece caliente hay casos que se parecen al infierno. Investigadores del MIT han detectado un planeta a 1500 años luz de distancia de nosotros que parece estar evaporándose [3]. Calculan que el planeta, que sería de un tamaño similar al de Mercurio, se desintegrará completamente en 100 millones de años.
Este planeta tarda sólo 15 horas en completar una órbita alrededor de su estrella (la estrella de tipo naranja KIC 12557548) y tendría una temperatura superficial de miles de grados. Las rocas de su superficie se fundirían y evaporarían formando una cola de gas y polvo.

Cuando se descubrió el primer exoplaneta, allá por 1995 se comprobó con sorpresa que se trataba de un júpiter caliente. Es decir, era un planeta con la masa comparable a la nuestro Júpiter pero que orbitaba muy cerca de la estrella. El descubrimiento daba al traste con el prejuicio que tenía los astrónomos de que otros sistemas solares se tenían que parecer de algún modo al nuestro. La verdad es que la técnica Doppler empleada en aquel entonces no permitía descubrir otra cosa, ya que favorecía cuerpos masivos de periodo corto. Ese planeta tenía un periodo de poco más de cuatro días.
Desde entonces la tecnología de observación ha mejorado mucho y ya tenemos una buena estadística de cómo son los sistemas solares por ahí afuera o, al menos, cómo son algunas de sus características. Un estudio reciente [4] [5]
apunta a que cuando hay planetas gigantes el estilo de Júpiter orbitando cerca de su estrella las probabilidades de que haya otros planetas del estilo de la Tierra es más bien nula (la muestra estudiada es de 63 planetas de este tipo del catálogo de Kepler). En definitiva, a estos planetas parece que no les gusta tener vecinos. Este efecto se debería a la poderosa fuerza gravitatoria ejercida por este tipo de cuerpos masivos que o bien impediría la formación de otros planetas o los eyectaría fuera. Tampoco se descarta que todavía no se hayan detectado vecinos de estos planetas.
Sin embargo, si se trata de “neptunos calientes” tal cosa no sucede y sí pueden tener vecinos. En este caso la muestra es de 222 planetas de este tipo de planetas.
Este resultado sugiere que los planetas del estilo de la Tierra se podrían formar de diferente manera a los gigantes gaseosos, pues se cree que los gigantes gaseosos se forman lejos de la estrella y luego emigran a hacia el interior del sistema. Este proceso interrumpiría la formación de planetas como la Tierra.
Por tanto, si queremos encontrar planetas similares a la Tierra, parece que podemos ahorrarnos el trabajo de observar sistemas en donde hay planetas gigantes del estilo de Júpiter pero calientes.

Un efecto que hasta ahora se había menospreciado podría ser una mala noticia para la búsqueda de vida en exoplanetas. Según Rory Barnes, de University of Washington, el efecto de las mareas sobre exoplanetas que giren alrededor de enanas rojas (tipo M) reduce la anchura de la zona habitable de esas estrellas [6]. El efecto de las mareas sobre esos planetas sería similar al que calienta al satélite natural Io de Júpiter.
La zona habitable de esas estrellas está muy cerca del astro porque esas estrellas no emiten mucha luz. Pero a esas distancias tan cortas las fuerzas de marea son muy importantes si hay variaciones en la distancia orbital. El efecto de las mareas calentaría el interior del planeta y ese calor se sumaría al recibido de su sol, así que no podría estar cerca de la estrella al evaporarse todo el agua superficial y no hacer posible la vida tal y como la conocemos. El efecto se da incluso con órbitas cercanas a la circular (obviamente no se da si la órbita es perfectamente circular). La ventaja es que este efecto hace que la órbita cambie y se haga cada vez más circular.
El problema es que este fenómeno reduce la zona de habitabilidad en un 50%.
Por otro lado, el mismo efecto podría hacer que planetas congelados mantuvieran océanos de agua líquida en su interior al estilo de Europa en Júpiter.
Otro factor a tener en cuenta sería las consecuencias de este fenómeno sobre la tectónica de placas del planeta, algo que ya se está estudiando.

Chandra Wickramasinghe, de University of Buckingham, y sus colaboradores sostienen que debe haber cientos de miles de millones de planetas de tamaño terrestre flotando en el espacio entre las estrellas de la Vía Láctea [7] [8].
Esos planetas errantes se habrían formado unos pocos millones de años después del Big Bang y contribuirían a parte de la masa de la materia oscura. Calculan que uno de estos cuerpos podría cruzar el Sistema Solar interior cada 25 millones de años y en cada cruce recibirían polvo zodiacal. Esto podría hacer que llevaran productos de la evolución biológica local a otras partes de la galaxia. El mecanismo podría servir como un nuevo sistema panspérmico.
En los últimos años se ha descubierto pruebas de que existen cuerpos flotantes en la Vía Láctea. Se han hallado gracias al efecto de lente gravitatoria cuando pasan por delante de una estrella que esté en el fondo y el brillo que medimos de ésta aumenta súbitamente.

Una de las historias más bonitas de la Física Clásica fue el descubrimiento de Neptuno. Se habían encontrado irregularidades en la órbita de Urano y se pensó que podían estar causadas por la presencia de otro cuerpo. Le Verrier y Adams se pusieron a calcular dónde podría estar el nuevo planeta e hicieron una predicción al respecto. Johann Galle logró obsérvalo muy cerca de la posición predicha. No está mal cuando tenemos en cuenta que sólo contaban con lápiz y papel.
Pues bien, esta misma técnica se puede usar para la detectar planetas en otros sistemas solares si ya contamos con datos orbitales de otros planetas. Así lo ha demostrado David Nesvorny del Southwest Research Institute [9].
Este investigador ha conseguido inferir la existencia de un exoplaneta “c” en la estrella distante KOI-872 que no podemos ver gracias a los datos del telescopio espacial Kepler del planeta “b” de esa misma estrella. Se trata una vez más de desviaciones de la órbita kepleriana que se pueden medir a partir de los tránsitos registrados por ese telescopio. Si el tránsito no es exactamente periódico es que es posible que haya alguna influencia gravitatoria externa que puede ser la provocada por otro planeta, aunque no necesariamente.
El estudio es parte de la campaña para la detección de exolunas alrededor de exoplanetas a partir de los datos proporcionados por Kepler a lo largo del tiempo. Una exoluna también introducía pequeñas variaciones en el periodo del tránsito del exoplaneta.
KOI-872 b tiene un periodo de 33,6 días, pero presenta tránsitos con variaciones de dos horas. Este efecto se podría deber a la influencia de otro planeta como mejor explicación. Usando cálculo variacional, los datos de 15 tránsitos y corriendo las distintas posibilidades en un computador llegan a la conclusión de que hay otro planeta con un periodo orbital de 57 días. Una órbita que sería casi circular y casi coplanar respecto a la del otro planeta. La confianza estadística en este caso se estima en 3 σ.
Curiosamente justo después de inferir este cuerpo entre los datos de Kepler encontraron el tránsito de otro planeta más, una supertierra de una masa de 1,7 la terrestre que orbita con un periodo de 6,8 días. Pero el efecto de este planeta no explicaría las variaciones de dos horas observadas en KOI-872 b.
En los próximos meses esperan encontrar pruebas suficientes en los datos de Kepler para confirmar su predicción.
Mientras tanto tal vez aparezcan por fin pruebas de las primeras exolunas.

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