La Tierra sostiene la vida que conocemos y la Luna junto con Marte aparecen como los destinos más cercanos que inspiran misiones humanas. El interés en ellos despierta otra cuestión aún mayor, porque si nuestro planeta es habitable, tal vez existan otros con condiciones similares, quizá ocultos entre los miles de estrellas que iluminan el cielo. Esa expectativa abrió la puerta a la búsqueda de mundos parecidos en otros sistemas, un empeño que ahora ha alcanzado un número histórico.

Sistemas estelares insólitos muestran una variedad que rompe con lo conocido

La NASA confirmó que ya se han identificado 6.000 exoplanetas, es decir, mundos situados fuera del Sistema Solar. El recuento lo gestiona el Instituto de Ciencia de Exoplanetas, dependiente del Instituto de Tecnología de California en Pasadena, que añade nuevas entradas de forma continua gracias al trabajo de equipos internacionales. No existe un planeta señalado como el número 6.000, porque el registro crece de manera constante, y además hay más de 8.000 candidatos que esperan verificación oficial.

Los catálogos reunidos muestran un abanico sorprendente. Entre ellos figuran gigantes gaseosos tan cercanos a sus estrellas que completan órbitas en pocos días, bautizados como Júpiter calientes. También aparecen supertierras y mini neptunos, clases de planetas ausentes en nuestro entorno inmediato. Otros sistemas contienen mundos que giran alrededor de dos soles, o bien vagan libres sin estar ligados a ninguna estrella.

Esa diversidad ha transformado la visión que teníamos del firmamento. Tal como afirmó Shawn Domagal-Goldman, director en funciones de la División de Astrofísica en la sede de NASA en Washington, “este hito representa décadas de exploración cósmica impulsada por telescopios espaciales de NASA, exploración que ha cambiado por completo la forma en que la humanidad contempla el cielo nocturno”. El científico añadió que los próximos pasos los liderarán el telescopio Nancy Grace Roman y el Observatorio de Mundos Habitables, con el objetivo de estudiar entornos similares al nuestro.

Algunos mundos exóticos muestran condiciones que desafían la lógica terrestre

Los descubrimientos no se deben a observaciones directas en la mayoría de los casos. La técnica más extendida es la de los tránsitos, que mide las caídas periódicas de brillo cuando un planeta pasa por delante de su estrella. Otra es la velocidad radial, que detecta el movimiento oscilante de la estrella por la atracción gravitatoria de un planeta cercano. Ambas requieren observaciones posteriores con diferentes telescopios para confirmar que no se trata de fenómenos estelares o fallos instrumentales.

La historia de estas detecciones comenzó en 1992 con los primeros hallazgos alrededor de un púlsar. En 1995 se anunció el descubrimiento de un planeta en torno a una estrella similar al Sol, lo que abrió una nueva era. Desde entonces misiones como Kepler y TESS dispararon la cifra, con hitos como el planeta número 1.000 en 2015 y el número 5.000 en 2022. La curva de crecimiento sigue en aumento y los especialistas esperan miles más en los próximos años.

El catálogo es muy extenso. Existen mundos que podrían tener nubes formadas por minerales, atmósferas tóxicas o densidades tan bajas que se comparan con el poliestireno expandido. Algunos incluso podrían estar recubiertos de océanos globales, mientras otros exhiben temperaturas capaces de fundir su superficie.

Para Dawn Gelino, responsable del Programa de Exploración de Exoplanetas de NASA en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de California, cada hallazgo resulta esencial porque “cada uno de los diferentes tipos de planetas que descubrimos nos da información sobre las condiciones bajo las cuales pueden formarse los planetas y, en última instancia, sobre cuán comunes pueden ser mundos como la Tierra y dónde deberíamos buscarlos”.

Los nuevos telescopios se preparan para rastrear planetas con opciones de vida

Las perspectivas se amplían con proyectos que ya están en marcha. El telescopio Nancy Grace Roman probará un coronógrafo experimental que permitirá aislar la luz de estrellas y obtener imágenes directas de planetas grandes. El Observatorio de Mundos Habitables apunta a ir más allá y centrarse en la detección de planetas terrestres dentro de zonas aptas para la vida. Al mismo tiempo, los datos del satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea siguen aportando candidatos mediante astrometría.

La búsqueda se ha vuelto más selectiva con el tiempo y el interés ya se concentra en planetas rocosos que orbitan estrellas parecidas al Sol. Encontrar en ellos rastros químicos que indiquen procesos biológicos sería un salto inmenso. Y la cifra alcanzada de 6.000 mundos confirmados sirve como ejemplo de que cada nuevo planeta hallado nos empuja un poco más allá en esa dirección.

Una investigación internacional, en la que se combinaron datos obtenidos desde telescopios espaciales y terrestres, halló el exoplaneta templado de tamaño similar a la Tierra más cercano hasta la fecha detectado a través del método de tránsito, es decir, observando los oscurecimientos periódicos de su estrella causados por el paso del planeta.

El nuevo mundo, llamado Gliese 12 b, tiene un diámetro comparable al de Venus, es decir, ligeramente inferior a nuestro planeta, y la temperatura de su superficie se estima en unos 42°C (107 F). La temperatura final, sin embargo, dependerá de si este planeta fue capaz de retener una atmósfera (y de su composición) desde el momento en que se formó hasta el momento presente.

El exoplaneta orbita cada 12,8 días su estrella anfitriona, Gliese 12, una enana roja fría situada a casi 40 años luz de distancia en la constelación de Piscis. Esta estrella tiene sólo un 27 % del tamaño del Sol y un 60 % de su temperatura superficial. La distancia que separa Gliese 12 del exoplaneta es sólo el 7 % de la distancia entre la Tierra y el Sol, por lo que recibe de su estrella 1,6 veces más energía que nuestro planeta.

“Aunque aún no sabemos si Gliese 12 b posee atmósfera, estuvimos pensando en él como un exo-Venus, con un tamaño y una energía recibida de su estrella similares a los de nuestro vecino planetario del Sistema Solar”, afirma Masayuki Kuzuhara, profesor adjunto del proyecto en el Centro de Astrobiología de Tokio que codirige el equipo de investigación que acaba de publicar sus resultados en la revista The Astrophysical Journal Letters.

“Gliese 12 b representa uno de los mejores objetivos para estudiar si los planetas del tamaño de la Tierra que orbitan estrellas frías pueden conservar sus atmósferas, un paso crucial para avanzar en nuestra comprensión de la habitabilidad en planetas de toda nuestra galaxia”, señala Shishir Dholakia, astrofísico de la Universidad de Southern Queensland (Australia) e investigador principal de otro equipo que ha publicado sus resultados en paralelo y de manera independiente en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

“Se trata de un candidato único para nuevos estudios atmosféricos que podrían ayudar a desentrañar algunos aspectos de la evolución de nuestro propio sistema solar”, explica Enric Pallé, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) que también participó en el hallazgo. “Aunque la Tierra y Venus son planetas muy similares en tamaño y masa, sus historias han sido muy diferentes. La Tierra sigue siendo habitable, pero Venus no lo es debido a su pérdida total de agua; la atmósfera de Gliese 12 b podría enseñarnos mucho sobre cómo cambia la evolución atmosférica y las condiciones de habitabilidad de los planetas terrestres a medida que evolucionan ”, añade.

Un factor importante para retener una atmósfera es el carácter tormentoso de su estrella. Las enanas rojas tienden a ser magnéticamente activas, lo que da lugar a frecuentes y potentes erupciones de rayos X y radiación ultravioleta. Sin embargo, los análisis de ambos equipos concluyen que Gliese 12 no muestra signos de un comportamiento extremo, lo que convierte a este sistema en un candidato ideal para estudiar su atmósfera con el telescopio espacial James Webb.

Gracias a la tecnología actual, se puede utilizar el método de tránsito para analizar la composición química de las atmósferas exoplanetarias. Al estudiar el patrón único de huellas químicas que se genera cuando la luz estelar atraviesa la capa gaseosa del planeta, se pueden identificar las moléculas presentes y comprender mejor su composición. 

“Hasta la fecha sólo conocemos un puñado de planetas transitantes que estén lo suficientemente cerca de nosotros y que cumplan los criterios necesarios para este tipo de estudios; Gliese 12 b, es un candidato excepcional que nos ayudará a comprender mejor la diversidad de atmósferas alrededor de planetas templados similares a la Tierra”, concluye Pallé.

El satélite de caracterización de exoplanetas de la ESA, Cheops, detectó la que podría ser la primera gloria extrasolar, un gigantesco anillo de coloridas luces concéntricas en la atmósfera del planeta gigante gaseoso ultracaliente WASP-76b, a 637 años luz de distancia de la Tierra. 

Los datos de Cheops, junto con los de otras misiones de la ESA y la NASA, sugieren que este curioso fenómeno —parecido a un arcoíris circular— está irradiando directamente hacia la Tierra y se produce cuando la luz se refleja en nubes formadas por una sustancia uniforme y desconocida. 

“Hay una razón por la que nunca antes se había visto una gloria fuera de nuestro Sistema Solar: requiere condiciones muy peculiares”, explica Olivier Demangeon, astrónomo del Instituto de Astrofísica y Ciencias Espaciales de Portugal y autor principal del estudio en el que se anuncia el descubrimiento, publicado este viernes en la revista Astronomy & Astrophysics. “En primer lugar, se necesitan partículas atmosféricas que sean casi perfectamente esféricas, completamente uniformes y lo suficientemente estables como para poder observarlas durante mucho tiempo. La estrella cercana al planeta necesita brillar directamente hacia él, con el observador –en este caso Keops– en la orientación correcta”. 

Gotas persistentes y esféricas

La confirmación del efecto gloria supondría la presencia de nubes formadas por gotas de agua perfectamente esféricas, que duraron al menos tres años o se están reponiendo constantemente. Para que tales nubes persistan, la temperatura de la atmósfera también tendría que ser estable en el tiempo: una visión fascinante y detallada de lo que podría estar sucediendo en WASP-76b.

Hay una razón por la que nunca antes se había visto una gloria fuera de nuestro Sistema Solar: requiere condiciones muy peculiares

Olivier Demangeon — Astrónomo del Instituto de Astrofísica y Ciencias

“Es la primera vez que se detecta un cambio tan brusco en el brillo de un exoplaneta, su curva de fase”, añade Demangeon. “Este descubrimiento nos lleva a la hipótesis de que este brillo inesperado podría ser causado por una reflexión fuerte, localizada y anisotrópica (dependiente de la dirección): el efecto gloria”.

Si bien el efecto de gloria crea patrones parecidos a un arcoíris, no son exactamente iguales. Las glorias se forman cuando la luz pasa entre una abertura estrecha, por ejemplo entre gotas de agua en las nubes o en la niebla. La trayectoria de la luz también se desvía (en este caso se difracta), creando en la mayoría de los casos anillos concéntricos de color, con interferencia entre las ondas de luz creando patrones de anillos brillantes y oscuros. 

Lo más relevante, según los autores, es que ser capaces de detectar estos fenómenos tan lejanos enseñará a los científicos e ingenieros a estudiar otros fenómenos críticos, pero difíciles de ver, como la luz del sol reflejada en lagos y océanos líquidos, un requisito para la habitabilidad. 

Un planeta lejano e infernal  

Las glorias son un fenómeno óptico que se puede ver a menudo en la Tierra, sobre todo en lugares elevados o desde la ventanilla del avión (ya que se necesita que el sol esté justo detrás del observador) y sólo se encontró una vez en otro planeta, en nuestro vecino Venus. Si se confirma, afirman los investigadores, esta primera gloria extrasolar revelará más sobre la naturaleza de este desconcertante exoplaneta, que, según los datos de Cheops, se mueve entre el calor y la luz insoportables de la cara iluminada por su estrella y la noche interminable de su lado oscuro. Y dejará valiosos datos sobre las atmósferas de estos mundos extraños y distantes. 

“Lo que es importante tener en cuenta es la increíble escala de lo que estamos presenciando”, explica Matthew Standing, investigador de la ESA que estudia exoplanetas, en una nota de la agencia espacial. “WASP-76b está a varios cientos de años luz de distancia: un planeta gigante gaseoso intensamente caliente donde probablemente llueve hierro fundido. A pesar del caos, parece que hemos detectado signos potenciales de gloria. Es una señal increíblemente débil”. 

WASP-76b es un planeta ultracaliente parecido a Júpiter, con el doble de tamaño pero un 10% menos masivo. Al orbitar estrechamente a su estrella anfitriona doce veces más cerca de lo que hace Mercurio alrededor de nuestro Sol, el exoplaneta está “hinchado” por una intensa radiación. 

WASP-76b es un planeta gigante gaseoso intensamente caliente donde probablemente llueve hierro fundido

Matthew Standing — Investigador de la ESA experto en exoplanetas

Desde su descubrimiento en 2013, el exoplaneta fue objeto de un intenso escrutinio y surgió una imagen extrañamente infernal. Un lado del planeta siempre mira hacia el Sol y alcanza temperaturas de 2.400 grados Celsius. Esto significa que muchos elementos que formarían rocas en la Tierra aquí se derriten y se evaporan, solo para condensarse en el lado nocturno ligeramente más frío, creando nubes de hierro que gotean lluvia de hierro fundido. 

Una herramienta para ver las nubes

Antonio García Muñoz, investigador de la Comisión Francesa de Energías Alternativas y Energía Atómica (CEA) y uno de los descubridores de la primera gloria en Venus, cree que el hallazgo es interesante por lo que puede decirnos de las atmósferas de los planetas fuera del Sistema Solar. “En el campo de exoplanetas no tenemos muchas técnicas para avanzar el conocimiento de las nubes, de forma que la detección de glorias sería muy útil”, asegura.

Si las partículas de nube tienen que ser esféricas, recuerda García Muñoz, eso solo puede suceder cuando la fase condensada es líquida. “Identificar una sustancia que permanezca en la zona superior de las nubes del planeta (que posiblemente esté a más de 2,000K) en estado líquido dará credibilidad al hallazgo y servirá de hipótesis razonable para el origen de la gloria”, afirma. “Y de forma inversa, la detección de una gloria puede ayudar a constreñir estas propiedades de las nubes”.

“Si se confirmara en el futuro la observación de esta gloria, podría significar la presencia de nubes formadas por gotas de agua perfectamente esféricas”, añade Jorge Pla-García, investigador en atmósferas planetarias del Centro de Astrobiología (CAB-CSIC-INTA). “Sin embargo, creo que es prudente tener cautela al respecto, ya que la débil señal reportada, si bien es compatible con la presencia de una gloria, requiere más observaciones para su confirmación, como por ejemplo las que podrían realizar los telescopios James Webb (NASA/ESA) o Ariel (ESA) en el futuro”.

Por otro lado, con el avance de la tecnología y las capacidades de observación a medio y largo plazo, Pla-García está convencido de que “en el futuro seremos testigos privilegiados de la detección, no solo de glorias, sino de otros muchos fenómenos meteorológicos en exoplanetas, dada la abrumadora variedad de composiciones y densidades de sus atmósferas”.

AMR/CRM

El Instituto Universitario de Ciencias y Tecnologías Espaciales de Asturias (ICTEA) de la Universidad de Oviedo ha desarrollado un proyecto de colaboración entre astrónomos profesionales y aficionados gracias al cual se han descubierto cuatro nuevos exoplanetas y 14 nuevos candidatos. Los resultados de la investigación han sido aceptados para publicación en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 

El proyecto denominado K2-OjOS (K2-Ojímetro Survey) consistió en la inspección visual por parte de 10 astrónomos amateurs de un total de 20.427 curvas de luz de la decimoctava campaña del telescopio espacial Képler en su misión extendida K2.

Los astrónomos aficionados escudriñaron a ojo todas las curvas de luz con el objetivo de detectar tránsitos de exoplanetas, trabajo para el que habían sido previamente adiestrados por parte de los investigadores del ICTEA. 

Los astrónomos amateurs escudriñaron a ojo todas las curvas de luz obtenidas durante la decimoctava campaña del telescopio espacial Képler, con el objetivo de detectar tránsitos de exoplanetas

Los astrónomos amateurs escudriñaron a ojo todas las curvas de luz obtenidas durante la decimoctava campaña del telescopio espacial Képler, con el objetivo de detectar tránsitos de exoplanetas 

La búsqueda, desarrollada en el marco de los confinamientos de la primavera del año 2020 ocasionados por la covid-19, finalizó con la detección de un elevado número de señales de tipo tránsito de exoplanetas, así como de nuevas estrellas variables (aquellas que, al ser observadas desde la Tierra, experimentan una variación en su brillo o fluctúan con el transcurso del tiempo) reportadas por vez primera.

Los investigadores desarrollaron a continuación un profundo trabajo de filtrado y análisis de todos los datos recabados que ha concluido con el descubrimiento de los exoplanetas K2-355b, K2-356b, K2-357b y K2-358b, junto a nuevos candidatos. Además, se han recuperado planetas descubiertos en campañas previas de K2, cuyos parámetros planetarios y orbitales han sido recalculados y mejorados.

En la investigación también se han discutido las condiciones de habitabilidad de los planetas encontrados y se ha realizado una comparación entre los métodos automáticos de detección de exoplanetas y las búsquedas realizadas por personas.

Colaboración entre amateurs y profesionales

Javier de Cos, director del ICTEA, destaca que la importancia de este hallazgo reside no solo en el descubrimiento de exoplanetas, sino también en la puesta en marcha de un proyecto de colaboración entre profesionales y amateurs.  

A pesar de todos los algoritmos inteligentes desarrollados, nada supera la capacidad humana de detectar los planetas

Javier De Cos (ICTEA)

“Hoy por hoy, a pesar de todos los algoritmos inteligentes desarrollados, tanto en otras instituciones como en la nuestra, nada supera la capacidad humana de detectar los planetas. Disponer de astrónomos amateur con la formación adecuada permite abordar proyectos ambiciosos con éxito. El confinamiento fue el caldo de cultivo perfecto para estos diez colaboradores que, durante algunos meses, sustituyeron sus salidas nocturnas por sesiones de análisis a ojo”, subraya el experto.

En este estudio, además de científicos del ICTEA y astrónomos amateurs de la Sociedad Astronómica Asturiana Omega, han participado investigadores del departamento de Química y Física Analítica de la Universidad de Oviedo, científicos de la Universidad de Tokio (Japón), de la Universidad de Chalmers (Suecia) y del Centro de Astrobiología (INTA-CSIC).