Nubes y lunas en los cielos de planetas extrasolares

Autor: Alberto González Fairén

¿Cómo es el cielo de un planeta extrasolar? Poco a poco podemos dejar a un lado la imaginación y empezar a situar nubes y lunas en los mundos que orbitan otras estrellas.

Una cuestión fundamental en la exploración de nuestro entorno cósmico es determinar si los planetas que orbitan en torno a otras estrellas, y que pueden ser adecuados para el establecimiento de procesos bioquímicos o biológicos, son comunes o exóticos en el Universo. En principio, los planetas pequeños y rocosos del tipo de la Tierra son los candidatos principales para tener los ingredientes básicos que precisan los seres vivos. Un equipo de investigadores liderado por Erik Petigura, de la Universidad de Berkeley, publicó en noviembre los resultados de sus análisis de más de 42.000 estrellas del tipo del Sol. Usaron datos del telescopio espacial Kepler, analizando la disminución en la cantidad de luz recibida cuando los planetas pasaban por delante de su estrella, vistos desde la Tierra (Figura 1). Sus resultados revelaron que aproximadamente el 11% de las estrellas tipo Sol tienen un planeta tipo Tierra en órbita, definidos como planetas con una masa entre 1 y 2 veces la masa de nuestro mundo y que reciben entre 0.25 y 4 veces la energía estelar que recibe la Tierra. La mitad de estos planetas presentan un periodo orbital similar al de la Tierra, siendo sus años de entre 200 y 400 días. El más cercano de estos planetas tan familiares está relativamente cerca de nosotros, a 12 años luz. Para ser potencialmente habitables, estos planetas tienen que estar en la “Zona de Habitabilidad” de sus estrellas, el anillo circumestelar donde debe situarse la órbita del planeta para, teóricamente, reunir las condiciones en su superficie que permitirían la existencia de agua líquida.

Figura 1: Disminución del brillo de una estrella durante
el tránsito de un planeta. (© G. Pérez, IAC, SMM)

Sin embargo, los planetas más comunes en nuestra Galaxia parecen ser los denominados “supertierras”, planetas con un tamaño intermedio entre la Tierra y Neptuno. Las “supertierras” son objeto de constante análisis, y un campo de estudio relativamente reciente es el examen de sus atmósferas. El equipo de Laura Kreidberg, de la Universidad de Chicago, ha estudiado en detalle la “supertierra” GJ 1214b (Figura 2), que tiene una masa de 6.5 veces la de la Tierra, y que se encuentra a 42 años luz de nosotros, orbitando en torno a una estrella enana roja en un periodo de 38 horas. Desde hace 5 años sabemos que GJ 1214b tiene atmósfera, ya que su densidad es demasiado baja como para que todo su diámetro corresponda a un cuerpo sólido sin envoltura gaseosa. A medida que el planeta pasa por delante de su estrella, en un tránsito que dura unos 50 minutos visto desde la Tierra, una parte de la luz se filtra a través de la atmósfera, lo que permite deducir su composición (Figura 3). En observaciones anteriores realizadas con telescopios desde la superficie de la Tierra, no se habían observado patrones distintivos en su atmósfera, lo que parecía indicar la presencia de capas de nubes muy densas que impedirían el paso de la luz de la estrella a su través. Una explicación alternativa podría ser que la atmósfera estuviera constituida por moléculas muy pesadas (como el agua) y no por elementos más ligeros como el hidrógeno, y en este caso la gravedad del planeta comprimiría su atmósfera hasta formar una capa muy fina y muy densa, carente de nubes. En enero de este año, el equipo de Kreidberg no fue capaz de identificar la presencia de moléculas de agua después de analizar 15 tránsitos, basándose en observaciones en el infrarrojo cercano obtenidas mediante el telescopio espacial Kepler. Por lo tanto, si en la atmósfera de GJ 1214b no hay agua, debe contener densas nubes. Estas nubes no se parecen en absoluto a las nubes de la Tierra, debido a las temperaturas y presiones en la atmósfera de GJ 1214b. Podrían estar formadas por compuestos de azufre y zinc, o de potasio y cloro, ya que estos compuestos se podrían condensar en microgotas y generar nubes en las condiciones atmosféricas del planeta. Estos datos representan la primera caracterización de la atmósfera de un planeta extrasolar más pequeño que Neptuno.

Figura 2: Comparación de los tamaños de la Tierra,
GJ 1214b, y Neptuno. (© CC-BY-SA, by Aldaron)

Figura 3: Representación artística de GJ 1214b.
(© NASA, ESA, G. Bacon)

Además de nubes, es lógico imaginar que algunos de estos planetas extrasolares deben tener lunas en sus cielos. Hasta ahora no teníamos datos observacionales acerca de la presencia de satélites en torno a planetas extrasolares. Pero es posible que la primera detección ya esté disponible. En una noche de junio de 2011, un telescopio en Nueva Zelanda capturó el incremento momentáneo del brillo de una estrella en la región interna de la Galaxia. Este incremento del brillo es un fenómeno conocido que sucede cuando un objeto (estrella, planeta) pasa directamente entre la Tierra y una estrella más distante, magnificando gravitacionalmente la luz de esta estrella más lejana. En cuanto que el incremento del brillo fue detectado desde Nueva Zelanda, otros telescopios en el hemisferio sur complementaron la observación esa misma noche. Con todas las medidas obtenidas acerca de la variación del brillo esa noche, un grupo de investigadores liderado por David Bennett (Universidad de Notre Dame, Indiana) ha podido obtener algunas pistas acerca del tipo de objeto que pasó por el campo de visión de los telescopios. El incremento del brillo no fue un evento puntual, si no que se extendió durante un tiempo, indicando que se trataba del tránsito de dos cuerpos diferentes. Debido a que desconocemos las distancias relativas entre la Tierra, los cuerpos en tránsito y la estrella más lejana, el problema tiene dos posibles soluciones: o bien los cuerpos en tránsito están muy lejos y son una estrella pequeña con un planeta del tamaño de Neptuno en órbita, o bien están cerca y la observación corresponde al tránsito de un planeta de unas 4 veces la masa de Júpiter con una luna en órbita de masa 0.5 veces la de la Tierra. El problema es que no hay forma de repetir la observación para poder discriminar entre estas dos posibilidades, y los investigadores involucrados han tomado la decisión de no comentar el posible descubrimiento hasta que esté publicado en una revista científica. Por lo tanto, sólo nos queda esperar para saber si hemos descubierto ya exolunas o si aún debemos seguir buscando.

Figura 4: Explaneta con exoluna en órbita.
(© NASA/JPL-Caltech)