¿Cómo se detectan los exoplanetas?

Los exoplanetas o planetas extrasolares son planetas situados fuera de nuestro sistema solar. Hasta no hace mucho la localización de un planeta así era una tarea casi imposible. Ahora es algo bastante más sencillo y desde el lanzamiento de misiones como el telescopio espacial Kepler, puesto en órbita en 2009, son más de 3600 los exoplanetas conocidos.

Pero, ¿cómo se detectan los exoplanetas?

Lo primero es saber que casi ningún exoplaneta detectado ha sido observado de forma directa. Por desgracia nuestros telescopios actuales no tienen la potencia suficiente. Son muy pocos los planetas detectados de esta forma (En la imagen, 51 Eridiani b, a 100 años luz de nosotros y detectado de forma directa) A nuestra limitada capacidad tecnológica se suma que los planetas no emiten luz propia,  con lo que resulta bastante complicado verlos “a simple vista”

Así que la mayoría de veces tenemos que usar métodos indirectos. Lo que se suele hacer es analizar la luz que nos llega desde una estrella. Buscando anomalías podemos encontrar evidencias que nos indiquen que dicha estrella posee algún planeta. Son métodos indirectos porque no podemos tener una certeza absoluta de que la anomalía esté causada por un planeta.

De hecho, si leemos los artículos científicos que hablan del descubrimiento de un exoplaneta veremos que no se les suele calificar así, sino que se suele hablar de “candidato a exoplaneta”. Es decir, se ha detectado un objeto que parece ser un planeta extrasolar, pero podría no serlo. Podría ser una nube de gas, una estrella diminuta o incluso una brutal estación de combate alienígena de tamaño planetario. Pero lo más probable es que sea un planeta.

Hay varios métodos para detectar a un candidato a exoplaneta, pero los principales son dos. Por tránsito y por velocidad radial. Estos dos métodos representan más del 90% de las detecciones de candidatos a exoplanetas.

Método del tránsito.

Este es el método de detección que más resultados ha ofrecido. Es muy sencillo de entender. Desde la Tierra somos capaces de medir la intensidad de la luz que nos proviene de una estrella. Si observamos una estrella con uno o más planetas durante el tiempo suficiente llegará un momento en el que el planeta pasará por delante. En ese momento, se detectará una caída de la intensidad de la luz. Y aquí tenemos a un nuevo candidato detectado.

Exoplanetas Kepler

En la imagen de arriba [Fuente] podemos ver el efecto del transito de varios exoplanetas sobre una estrella, tal y como fueron detectado por el telescopio espacial Kepler.

En función de cuanto se reduce la intensidad luminosa podemos intuir el tamaño del planeta. Un planeta grande tapará más cantidad de luz. También podemos ver el periodo de los tránsitos. Es decir, cada cuanto tiempo da una vuelta alrededor de la estrella correspondiente. Esto nos da una pista de lo alejado que está el planeta de dicha estrella.

Método de la velocidad radial.

Supongo que todos sabemos que los planetas giran alrededor de las estrellas como causa de la fuerza de la gravedad. Esta fuerza de la gravedad es mutua. Es decir, la estrella ejerce una fuerza sobre sus planetas, pero los planetas también ejercen una fuerza sobre la misma. Pero como las estrellas son muchísimos más grandes que los planetas, son estos los que giran alrededor de los astros, y no al revés.

Pero imaginemos ahora un sistema solar en el que la estrella central es más pequeña que nuestro Sol y en el que existen planetas más grandes que Jupiter. La relación de masas ya no es tan dispar. Con lo que los planetas seguirán girando alrededor de la estrella, pero la estrella a su vez tendrá un leve movimiento. Lo que hace la gravedad del planeta es desplazar el centro de masas del conjunto. En la siguiente imagen se observa mejor [Fuente]

Movimiento del centro de masas de una estrella

 

Este movimiento produce un efecto conocido como “desviación al rojo” que podemos detectar al analizar la luz que llega a nuestros telescopios. Con esta información podemos calcular el efecto de la gravedad planetaria sobre la estrella y gracias a este efecto calcular la masa de nuestro candidato a exoplaneta.

Detección de explanetas

 

Uniendo ambos métodos

También podemos intentar usar ambos métodos a la vez. De hecho, cuando se descubre algún planeta extrasolar interesante con alguno de estos dos métodos se suele intentar aplicar el segundo método. ¿Por que? Muy sencillo, con el tránsito obtenemos el tamaño y con la velocidad radial obtenemos la masa. Sabiendo ambos datos, masa y tamaño, podemos obtener la densidad.

Y teniendo la densidad podemos deducir más detalles. Uno de los más importantes sería si el exoplaneta es un gigante gaseoso o un planeta sólido. Asumimos que en un planeta sólido hay más posibilidades de que se desarrolle la vida con lo que conocer este dato es vital de cara la búsqueda de un posible candidato a estar habitado.

Buscando señales de vida

Uno de los principales objetivos de la búsqueda de exoplanetas es intentar encontrar algún planeta en el que pudiera haberse desarrollado. Durante décadas tuvimos al proyecto SETI como principal medio para tratar de encontrar a alguien más en el universo, pero no conseguimos resultado alguno.

El siguiente paso en la búsqueda de planetas extrasolares debería ser tratar de encontrar planetas propicios para la vida. Lo primero es lo ya comentado, que el planeta sea sólido y no un gigante gaseoso. Los segundo es que el planeta se encuentre en la llamada zona de habitabilidad de la estrella, que es aquella región que se encuentra a la distancia adecuada para que exista agua líquida.

Lo tercero, y en lo que ya se estaría trabajando, sería intentar analizar la atmósfera de un exoplaneta para ver si en ella encontramos evidencias de existencia de vida. De existir plantas en un planeta la atmósfera debería presentar los efectos de actividad fotosintética en la superficie. Este análisis se puede realizar por espectógrafía. Es decir, analizando la luz estelar que pasa a través de la atmósfera se puede intentar averiguar la composición de la misma. Esto es algo bastante complejo, pero posible en teoría.

Buscándonos a nosotros

Sobre esta búsqueda de la vida, algunos suelen objetar que nos centramos en buscar vida similar a nosotros, cuando es posible que la vida en otros planetas no tiene porque estar basada en el carbono, necesitar agua y unos rangos de temperatura parecidos a los que disfrutamos en la Tierra. Que puede haber vida basada en el silicio que no necesitara agua y que pudiera sobrevivir a 100 grados bajo cero. Que en realidad lo que buscamos son réplicas de nosotros mismos.

Es posible, pero en nuestro sistema solar tenemos muchos cuerpos y solo en nuestra tierra se ha formado vida. Así que parece lógico buscar vida similar a la terrestre. Porque es la única que conocemos. Tal vez algún día descubramos formas de vida en los mares de hidrocarburos de Titán. O bajo la superficie helada de Encélado

Mientras tanto, seguiremos buscando.