EXPLORANDO EL UNIVERSO

En la inmensidad del espacio cósmico, poblado por miles de millones de galaxias, que a su vez tienen cientos de miles de millones de estrellas, los científicos buscan planetas, pequeños cuerpos estelares oscuros y rocosos, que quizás contengan vida.

En un pequeño trozo de roca que orbita a una insignificante estrella, grupos de moléculas se han organizado de tal forma que han adquirido consciencia. Son conscientes del enorme abismo que les separa de la estrella más cercana, de las constelaciones y de las remotas galaxias. Observando desde debajo de una capa de aire pueden medir a qué distancia están de sus compañeros en ‘el gran juego’. Poder determinar el significado de estas luces distantes es una de las grandes metas de la cultura humana. Este párrafo de «Fin», de Frank Close, plantea con claridad un tema que, en su tiempo, supuso una auténtica revolución: el Sol no gira alrededor de la Tierra, la Tierra ni siquiera está en el centro del sistema solar, el sistema solar tampoco está en el centro de la galaxia… Lo único exclusivo de lo que, por ahora, puede vanagloriarse nuestro planeta reside en la posibilidad de originar vida. Pero también esto se pone en duda.

MUNDOS INFINITOS

Ya en el siglo IV a.C., el filósofo griego Epicuro anunciaba la existencia de mundos infinitos, más allá de nuestro universo visible; dos milenios más tarde, después de que Copérnico afirmara que la Tierra gira alrededor del Sol y no al revés, algunos, como Giordano Bruno, dedujeron que otras estrellas también podrían alojar planetas. Bruno fue condenado a la hoguera por contradecir las creencias de la Iglesia. En el siglo XVII, las observaciones telescópicas de Galileo Galilei mostraron la existencia de planetas vecinos, ocho en total, que fueron descubriéndose en siglos posteriores. Ninguno de ellos, excepto Marte (en una época muy remota), presenta pruebas de contener vida. Pero no acababan ahí las posibilidades; los científicos confiaban en que cualquiera de las estrellas lejanas estuviera rodeada de planetas, habitables quizá. El descubrimiento, en 1995, de un planeta que giraba en torno a la estrella 51 de la constelación Pegaso constituyó la evidencia a lo que ya se suponía: el Sol, y en concreto el sistema solar, es sólo uno de los miles de millones posibles.

EL EFECTO DOPPLER

La cifra de posibles planetas que describen órbitas en torno a otras estrellas ha ascendido a 10, gracias a la utilización del efecto Doppler, una técnica de detección indirecta. El efecto Doppler – explica Antonio Mampaso, coordinador del Área de Investigación del Instituto de Astrofísica de Canarias – se conoce desde el siglo pasado, aunque aplicado al sonido. Es un simple efecto geométrico que hace que uno oiga un sonido, o vea una luz, a una frecuencia más alta cuando el objeto se acerca (con referencia a la que se percibiría cuando está en reposo) y a una frecuencia más baja cuando se aleja. Para quitarle complejidad al asunto, sólo hay que pensar en una sirena de policía y un peatón: el sonido llega al peatón con un tono más agudo al acercarse y con un tono más grave cuando se aleja. Lo mismo ocurre con la luz que llega de las estrellas, pero, ¿qué tiene que ver con ellas si el efecto Doppler sólo se da en objetos en movimiento? Las estrellas sufren la atracción generada por los planetas, en especial los grandes, y describen una órbita – aunque a una escala muchísimo más pequeña – idéntica a la que los planetas dibujan alrededor de ellas. En nuestro sistema solar, la masa de Júpiter, el mayor de los planetas, apenas representa una milésima parte de la del Sol. Cada 11,8 años (la duración del período orbital de Júpiter), el Sol dibuja una órbita que corresponde a una milésima parte de la del planeta. Lo mismo ocurre con los otros ocho planetas, pero su masa, menor que la de Júpiter, apenas permite que ejerzan una influencia notoria sobre el Sol. Antonio Mampaso aclara el desplazamiento estelar del siguiente modo: imaginemos una niña y una señora muy gorda cogidas de la mano y girando sobre sí mismas. Por mucho que la señora intente mantenerse en el punto donde comenzó a girar, el tirón que ejerce el peso de la niña le obligará a describir un pequeño círculo; lo mismo ocurre con los planetas con respecto al Sol.

OSCILACIÓN ESTELAR

Desde la Tierra resulta imposible detectar el movimiento orbital de las estrellas, situadas a millones de kilómetros: si redujéramos el Sol a una escala igual que un balón de baloncesto situado en la Puerta del Sol de Madrid, la estrella más próxima – otro balón de baloncesto -, estaría a unos 9.000 kilómetros, más o menos en la Plaza Roja de Moscú. La oscilación estelar resulta imperceptible a esta distancia, más aún si se tiene en cuenta su velocidad, que en el caso del Sol no supera los 12,5 metros por segundo. El desplazamiento Doppler permite a los astrofísicos determinar el movimiento de una estrella analizando su luz en el espectroscopio. Este aparato descompone la luz en colores de forma tan fina que se observa entrelazada con centenares de líneas negras, correspondientes a cada uno de los elementos químicos que forman el objeto; cuando la estrella se aproxima a nosotros, sus ondas se comprimen y las líneas se desplazan hacia el color azul, y si la estrella se aleja, se desplazan hacia el rojo. La técnica Doppler permite medir con una tremenda precisión la velocidad de las estrellas (la precisión actual es ya de hasta 2 metros/segundo) y así obtener curvas sinusoidales – similares a las bajadas y subidas de una montaña rusa – que permiten saber si la estrella tiene o no un planeta girando a su alrededor (y conocer también algunas características de la órbita de ese planeta, como su distancia a la estrella, el tiempo que tarda en dar una vuelta alrededor de ella, y una estimación de la masa del planeta).

OBSERVACIÓN DIRECTA

El efecto Doppler supera las técnicas de detección directas porque no pretende ver el planeta (recibir con el telescopio la luz que el planeta refleja de su estrella, a modo de espejo), sino detectar su presencia. Las técnicas directas buscan planetas, bien en luz visible o en la infrarroja (luz de mayor longitud de onda). La llamamos calor. El hombre sólo percibe la radiación denominada visible, y la sensación de calor le llega por el tacto. Cuando alguien está en una habitación oscura, donde hay una estufa encendida, puede sentirla acercando las manos; es radiación infrarroja. La detección directa de un planeta presenta tremendas dificultades porque ese planeta, aún del tamaño de Júpiter (la Tierra se limita a 1/318 de su masa), emite 10.000 millones de veces menos luz que su estrella. La detección directa en el infrarrojo sería como 10 millones de veces menor, pero una observación desde la Tierra con infrarrojos no aporta mucho porque la atmósfera, que actúa como un velo semi-opaco, bloquea gran parte de la luz.

Otro problema en la detección directa es la cercanía del planeta y su estrella, a escala astronómica. Para solventarlo existe una técnica, la interferometría infrarroja, que consiste en utilizar dos telescopios, que pueden estar muy separados, apuntando al mismo objeto. La combinación de la luz de ambos permite observar el objeto igual que con un telescopio tan grande como la separación entre ellos, y así pueden verse por separado dos objetos que aparecen muy juntos en el cielo.

PLANETAS EXTRASOLARES

TEORÍAS SOBRE LA FORMACIÓN Y DESARROLLO DE LOS PLANETAS

Los planetas extrasolares detectados hasta el momento presentan rasgos que desafían la teoría tradicional de formación de los sistemas solares (elaborada a partir del estudio de nuestro sistema solar), según la cual los planetas se forman a partir de un disco plano de gas, polvo y pequeñas rocas en rotación, llamado disco protoplanetario, cuyo centro alberga la estrella en formación. Este planteamiento impide la formación de planetas en las zonas más exteriores e interiores del disco, en parte porque se encontrarían a temperaturas extremas, demasiado bajas o altas respectivamente, y en parte por la falta de materiales para ello. Sin embargo, nueve de los planetas detectados se caracterizan por la proximidad a su estrella y guardan una distancia menor que la de Mercurio (el planeta más cercano) al Sol; uno de ellos concluye una vuelta alrededor de su estrella en sólo 3,1 días terrestres. También el carácter masivo de muchos de ellos, que oscila entre la mitad y siete veces más la masa de Júpiter, el gigante de nuestro sistema, preocupa a los científicos.

La teoría tradicional presuponía que la mayoría de los sistemas solares contendrían un planeta semejante a Júpiter nada más pasar la «línea de la nieve» (distancia a partir de la que las temperaturas bajan tanto que los sólidos helados se condensan) ya que, en principio, sólo pueden formarse en las zonas más frías de los discos protoplanetarios y a una distancia mínima de 5 unidades astronómicas, UAs (1 UA = distancia de la Tierra al Sol).

TEORÍA DE LAS MIGRACIONES

La detección de esos «júpiteres» tan veloces y próximos a su estrella ha llevado a los científicos a elaborar una teoría modificada, basada en la formación de los planetas en porciones del disco más benignas y en su posterior migración hacia el interior. N. C. Lin y Peter Bodenheimer (Universidad de California en Santa Cruz) y Derek C. Wilson (Universidad de Washington) propusieron el siguiente modelo: un protoplaneta que se desgajase de un pesado disco protoplanetario – igual que si una aguja pesadísima partiera en dos un disco de vinilo – grabaría en él un surco que lo dividiría en una parte interior y otra exterior; el disco interior perdería energía, provocando un movimiento en espiral –o «efecto desagüe»– que arrastraría el material, planeta incluido, hacia la estrella, y que finalizaría con el choque. Se han planteado varias posibilidades de salvación para esos pobres protoplanetas: una aprovecha la gran velocidad de giro de las estrellas jóvenes sobre sí mismas, superior a la del protroplaneta rodeándolas. Cuando éste se acerca, la estrella desarrollará un abombamiento (parecida a las mareas que la Luna provoca en la Tierra, pero a gran escala) cuya gravedad expulsa al planeta a una órbita exterior más segura.

Otra variación de la teoría de las migraciones, dirigida por el Dr. Norman Murray, de la Universidad de Toronto, explica que, en los primeros períodos de formación, los planetas giraban dentro de un disco de planetesimales, pequeños cuerpos rocosos que chocarían o serían expulsados por los protoplanetas. La interacción desestabilizadora de los planetesimales podría empujar a los planetas jóvenes hacia una órbita más próxima a la estrella.

ÓRBITAS ELÍPTICAS

Otro rompecabezas consiste en explicar la forma elíptica de las órbitas de los planetas descubiertos, tan diferentes de las órbitas casi circulares de los planetas del sistema solar (excepto la de Plutón). Pavel Artimowicz (Universidad de Estocolmo) y Pat Cassen (NASA) sugirieron un mecanismo que expulsara a los planetas de su primitiva órbita circular: los protoplanetas, en su girar acumulando materia, crean ondas espirales cuya densidad aumenta y disminuye de forma alterna – semejantes a los brazos de las galaxias espirales o a la cola de los cometas – que empujan a los planetas en formación y los expulsan de su movimiento circular.

Otra teoría que explica la excentricidad o forma elíptica de esas órbitas parte de la suposición de que, por ejemplo, Saturno hubiera adquirido una masa mucho mayor de la que tiene (la tercera parte de Júpiter), lo que no resultaría inconcebible si el disco protoplanetario hubiera contenido más material o existido más tiempo. Si los cuatro gigantes gaseosos –compuestos en su mayor parte por gas– del sistema solar (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) hubieran crecido hasta el tamaño de Júpiter, habrían ejercido fuerzas gravitacionales sobre los otros y causado la excentricidad de las órbitas, la expulsión de uno de ellos fuera del sistema, o incluso un choque. Esta teoría, análoga al movimiento de las bolas rebotando en una mesa de billar, implica que todos esos planetas solitarios de órbitas elípticas deben tener un vecino que provocara esa perturbación.

Parece de agradecer que Júpiter terminara describiendo una órbita casi circular, pues de haberla tenido elíptica podría haber arrojado a la Tierra fuera del sistema solar, tal como sugiere el Dr. Marcy, de la Universidad de San Francisco: «Cuerpos del tamaño de Júpiter girando alrededor de sus estrellas son como una escoba para los planetas pequeños, enviándolos al espacio interestelar o a una colisión con la estrella. La tecnología actual es incapaz para detectar planetas del tamaño de la Tierra, aunque probablemente no puedan existir cerca de sus estrellas en un sistema ocupado por planetas grandes con órbitas tan arrolladoras».

¿PLANETAS HABITADOS?

Según la revista Scientific American, el número de planetas descubiertos no constituye una muestra relevante para extrapolar datos y establecer todavía una teoría. La técnica Doppler actualmente empleada no permite la detección de planetas pequeños, pero se confía en que con el tiempo se dispondrá de mediciones más precisas, se descubrirán nuevos planetas, y quizá se llegue a encontrar uno con características similares a las de la Tierra. Mucho se ha especulado sobre la posible habitabilidad de los planetas extrasolares, quizá demasiado, según Antonio Mampaso: ¿Es posible la vida fuera en otros planetas? No lo sabemos; no sabemos cómo de diferentes o iguales son esos planetas a los del Sol, ni cómo de versátil es la vida en ambientes muy diferentes al terrestre. Así que, aunque en principio es posible, no tenemos prueba de ello. No basta con decir ‘hemos detectado dos planetas que pudieran albergar agua…’, no vale para nada, hay que buscarla.

Los biólogos coinciden en la necesaria existencia de carbono y agua estable para el desarrollo de la vida y la búsqueda de planetas se ha centrado en los que pudieran contener estos elementos, aunque tampoco hay pruebas de que no se pueda desarrollar vida en condiciones diferentes, como el cine ya ha sugerido. El que parece el único método para confirmar cualquier teoría consiste en detectar planetas similares a la Tierra y estudiar su habitabilidad; para ello, la NASA proyecta lanzar al menos tres telescopios al espacio, transportados por vehículos espaciales y controlados desde la Tierra, y utilizar técnicas de interferometría infrarroja para su localización. Uno de esos telescopios, el mayor jamás concebido – ocuparía el tamaño de un campo de fútbol – y conocido como Buscador de Planetas Terrestres (o TFP, correspondiente a su nombre inglés) sería capaz de obtener imágenes de esos planetas. Otra iniciativa de búsqueda de vida extraterrestre, el llamado proyecto SETI (búsqueda de inteligencia extraterrestre), emplea dos grandes radiotelescopios para localizar las posibles señales de radio emitidas desde otra civilización inteligente; dada la incapacidad del sistema SETI para analizar todas las señales que llegan desde el espacio, los investigadores acaban de solicitar ayuda a los propietarios de ordenadores personales, de los que 400.000 han puesto la capacidad de cálculo de su ordenador al servicio del proyecto. ¿Se encontrará vida extraterrestre? Puede ser mejor no especular.

¿SON REALMENTE PLANETAS?

El carácter masivo de algunos de los planetas (o posibles planetas) detectados plantea dudas a la hora de identificarlos como planetas. En 1989 se detectó un objeto gigante que giraba en torno a la estrella HD114762, con una masa diez veces mayor a la de Júpiter; éste y otros, como el descubierto el año pasado por investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias, son tan grandes que los científicos dudan si considerarlos planetas o enanas marrones, cuerpos cuyas masas se hallan a medio camino entre la de los planetas y la de las estrellas. A diferencia de las estrellas, cuyo brillo se incrementa o decrece con el tiempo, las enanas marrones están condenadas a un constante brillo pálido, de modo que su detección ofrece casi tantas dificultades como la de los planetas. Se cree que las enanas marrones se originaron del mismo modo que las estrellas, pero la carencia de masa suficiente impidió que la fusión nuclear tuviera lugar en su núcleo. Los científicos no han establecido aún un límite para el tamaño de los planetas, y su identificación resulta confusa. 

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