NeoFronteras

Presentan el último catálogo de exoplanetas de la misión Kepler, lo que es una buena excusa para comentar los últimos resultados sobre este tema.

En lugar del mito de la caverna de Platón podríamos pensar en el muro de Platón, un muro de cierta altura en el que justo por detrás andan personas de diversa altura.

Para los observadores del otro lado, sólo las personas que sean más altas que ese muro podrán ser detectadas. Si el muro mide un metro noventa centímetros, sólo los viandantes mayores de esa altura podrán ser vistos y el resto pasará desapercibido. Lo malo es que los observadores, si no son conscientes de este sesgo, podrían llegar a la conclusión de que todos los habitantes del lugar miden más de 1,90.

Con los exoplanetas ocurre algo parecido. Los métodos que usamos para detectarlos tienen sesgos que priman planetas grandes y masivos en relación a su estrella que orbiten cerca de la misma. Esta es la razón por la que todavía no hemos detectado ningún planeta como la Tierra que orbite alrededor de una estrella como el Sol.

Hasta que el telescopio Kepler empezó a funcionar, los exoplanetas que se descubrían eran detectados por el método de velocidad radial por Doppler, por lo que se primaba la detección de planetas gigantes gaseosos, que son los que tienen mayor masa y producen mayor tirón gravitatorio sobre su estrella. En ese caso había y hay un sesgo observacional.

La misión Kepler ha demostrado que los planetas rocosos son mucho más abundantes en nuestra galaxia de lo que se creía. Al menos así se afirma en el último comunicado del equipo de esta misión.

Esta misión ha detectado una multitud de planetas rocosos, algunos similares a la Tierra en cuanto a tamaño y en la zona de habitabilidad de su estrella. De momento no hemos visto directamente ninguna de ellos y para la inmensa mayoría esto quedará fuera del alcance de la tecnología del futuro próximo debido a las distancias implicadas.

En general, los planetas detectados por Kepler son planetas que orbitan alrededor de estrellas enanas rojas, que son las más abundantes en nuestra galaxia. No ha detectado una Tierra II alrededor de una estrella tipo G, pero no porque no existan, sino por los sesgos existentes.

En este caso, el periodo orbital tiene que ser de más o menos un año (como la Tierra) para que esté en la zona de habitabilidad. Además, se tiene que dar una alineación perfecta para poder observar el tránsito, lo que tiene una baja probabilidad. Encima, se descubrió que las estrellas no mantienen una luminosidad tan estable como cabría esperar, así que se necesita una muestra estadística muy alta. Muestra que, para este caso, no se pudo conseguir porque el telescopio sólo estuvo funcionando a pleno rendimiento (apuntando siempre en una región de la constelación del Cisne) durante 3 años y medio. Después, un fallo en los volantes de inercia se lo impidió. Ahora sólo puede mantenerse apuntado a la misma zona del cielo durante 3 meses, así que sólo detecta planetas de periodo corto.

El alud de datos ha permitido saber también que en nuestra galaxia hay abundancia de supertierras y mineptunos. Aunque la frontera entre un caso y otro está sujeta a un fuerte debate, se estima que está en unos dos radios terrestres. Aunque es posible que existan supertierras con superficie sólida por encima de este umbral y minineptunos por debajo de ese límite.

Lo interesante es que, además, los planetas por debajo ese límite se presentan en dos clases: los que tienen una tamaño comprendido entre 2 y 1,75 radios terrestres y los que están por debajo, pero en su mayoría cerca de los 1,3 radios terrestres.

Los minineptunos se centran en los 2,4 radios terrestres. Para estos minineptunos es posible imaginar un mecanismo que a partir de cierta masa facilite la captura de hidrógeno y helio durante la formación planetaria, lo que aumenta el tamaño del planeta. Pero, de momento, no hay explicación para la distribución de tamaños del resto de planetas más pequeños que ellos.

Este resultado facilita determinar si un exoplaneta tiene o no condiciones para la vida. Quedarían descartados los minineptunos para la vida tal y como la conocemos, así que casos como el de Kepler-22b no serían habitables al ser probablemente minineptunos.

Pese a todo, los datos de Kepler indican que las posibilidades de que aparezca vida sobre otros mundos debe ser mayor de lo que se creía, pues hay muchos mundos propicios para que esto suceda, independientemente de lo fácil o difícil que sea la abiogénesis.

El último catálogo de Kepler fue presentado en un congreso realizado los pasados 19-23 de junio en el NASA Ames Research Center (Mountain View, California). Es el octavo y último catálogo de exoplanetas descubiertos a partir de los datos recogidos durante los tres años y medio de misión original.

De entre los más de 4000 candidatos a planetas localizados por Kepler, de los cuales más de 2300 ya han sido confirmados por otras vías, hay 50 planetas de tamaño terrestre en la zona de habitabilidad de su estrella. Uno de ellos es el candidato KOI 7711, que es sólo un 30% mayor que la Tierra y se encuentra a un distancia similar a la de la Tierra al Sol, pero a 1700 años luz de nosotros. Orbita su sol en 303 días, siendo este una estrella de tipo K (tiene una temperatura superficial de 4500K), por lo que este planeta recibe casi la misma energía luminosa que la Tierra. Si se confirma, podría ser una casi Tierra II.

El reciente descubrimiento del sistema TRAPPIST-1 incluso nos dice que la panspermia es posible en algunos sistemas planetarios, por lo que las posibilidades de vida se incrementan.

De todos modos, hay que considerar que no todo depende de la distancia a la estrella. Venus, la Tierra y Marte están en la zona de habitabilidad, pero sólo la Tierra es habitable. Si las posiciones orbitales de Venus y Marte se intercambiaran posiblemente en nuevo Venus sería habitable. El tamaño, gravedad y composición atmosférica de un planeta son fundamentales para su habitabilidad.

Courtney Dressing (CalTech) dice que incluso los mundos que presenten siempre la misma cara a su estrella tienen posibilidades de albergar vida, pues, los modelos climáticos 3D indican que las corrientes atmosféricas pueden equilibrar la temperatura del planeta. En cuanto a la radiación UV, recuerda que se ha descubierto una haloarquea extremófila capaz de resistir grandes dosis de esta radiación.

“¿Estamos solos? Kerpler nos dice que probablemente no lo estamos”, sostiene Mario Perez, científico en la disión de Astrofísica de la NASA.

Kepler seguirá operando en la misión extendida K2 hasta que deje de funcionar por falta de combustible o por más problemas técnicos. Entre los próximos telescopios de la NASA están el James Webb Space Telescope y el WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope), que ayudarán en la búsqueda de vida en otros planetas.

Susan Thompson (SETI Institute) dice que siente como si fuera el final de una era, pero que realmente es un nuevo comienzo.

Los datos de Kleper alimentan a numerosos equipos de investigación. Uno de ellos el de Lauren Weiss (University of Montreal). Estos investigadores han analizado 909 planetas de 355 sistemas planetarios descubiertos por Kepler y han descubierto un patrón interesante que desafía las ideas que teníamos al respecto de la formación planetaria.

Según este equipo, todos los planetas de un sistema dado parecen ser similares en tamaño y en espaciado orbital entre ellos a los planetas de los demás sistemas e independientemente del tipo de estrella alrededor de la cual orbiten.

Esto no es lo esperable si se tiene en cuenta cómo se forman los sistemas planetarios. Estos no son más que un subproducto de la formación estelar y se agregan a partir del disco de acreación que se da en torno a la estrella. Ambos se forman a partir de una nebulosa de gas y polvo. Cuanto más densa es esta nebulosa más masa hay disponible para formar la estrella y los planetas. Así que esto sugiere que debe de haber una relación entre la estrella y los planetas que la orbiten, pues la masa de la primera tiene que influir en el disco de acreación.

Estos investigadores sugieren que debe de haber algo más que la masa estelar que influya sobre el disco protoplanetario a la hora de formar planetas, como la masa total del disco.

“Hay probablemente algo relacionado con la física del disco en el que los planetas se están formando que determina hasta cuánto pueden crecer los planetas y cómo pueden estar espaciados unos de otros. Pero esta idea se tiene que poner a prueba”, dice Weiss.

Otra posibilidad es que este patrón no sea más que un artefacto observacional debido a que Kepler sólo detectar planetas de periodo orbital relativamente corto. Es como si viéramos Mercurio, Venus, la Tierra y Marte y partir de ahí se tratara de extraer conclusiones.

Por otro lado, Fernando J. Ballesteros y Bartolo Luque, investigadores españoles del Observatorio Astronómico de la Universidad de Valencia, han descubierto otro patrón interesante en los planetas. Al parecer, muchos de los planetas conocidos tienen una aceleración de la gravedad similar a la de la Tierra, en torno a 1g.

Según esto, los humanos podrían andar por multitud de mundos sin que la gravedad se lo impidiera. Así que el presunto error de muchas películas de ciencia ficción, en las que los personajes andan sin problemas por multitud de mundos, no sería tal.

La masa del planeta determina su fuerza de gravedad, pero la aceleración de la gravedad en su superficie depende de la distancia de esta a su centro. Planetas muy grandes tienen también radios mayores y, por tanto, la aceleración de la gravedad en su superficie no sería tan grande como cabría imaginar.

Estos investigadores representaron la aceleración de la gravedad frente la masa de los planetas conocidos en escalas logarítmicas. La aceleración de gravedad se puede calcular a partir de la masa y su radio. Pudieron apreciar tres regiones en la gráfica.

La primera región corresponde a cuerpos de masa menor que la de la Tierra para los cuales la gravedad superficial aumenta como la raíz cuadrada de su masa. La tercera región corresponde gigantes gaseosos como Júpiter de más de 300 masas terrestres y para los cuales la gravedad superficial es directamente proporcional a la masa del planeta. La segunda región, en el centro de la gráfica y para masas entre 1 y 300 masas terrestres, es la más interesante al ser una amplia región plana justo a 1g. Para estos cuerpos, la gravedad superficial es prácticamente constante y muy similar a la terrestre. Este tipo de cuerpos incluye a las supertierras, pero también a los planetas similares de Neptuno.

Según este estudio, la Tierra se encuentra justo en la zona de transición y sería el miembro más pequeño posible de la familia de las supertierras.

Este resultado, que no parece tener explicación de momento por no haber todavía modelos que lo justifiquen, tiene implicaciones para la vida, pues una aceleración de gravedad muy alta sería un factor limitante para la vida compleja.

En todo caso, este tema nos habla de muchas más cosas además de las posibilidades de vida en el Cosmos. Nos dice que todavía no conocemos bien cómo es la formación planetaria, que todavía queda mucho por aprender y estudiar y, si no hay muchos sesgos observacionales, que quizás haya mecanismos que favorecen la formación de planetas como la Tierra y que el principio antrópico no es aplicable. No se hace ciencia diciendo que todo es posible y que nos ha tocado vivir, por casualidad, en un planeta o en un Cosmos especial y acorde a nuestra existencia.

La mayor aventura intelectual de este siglo no ha hecho sino empezar.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=5615

Fuentes y referencias:
Artículo original I.
Artículo original II.
Artículo original III.

Gráficas:
NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel
NASA/Ames Research Center/CalTech/University of Hawaii/B.J. Fulton
Fernando J. Ballesteros y Bartolo Luque