Exoplanetas: el éxito de la sonda Kepler

 

Kepler: cortesía NASA

Kepler: cortesía NASA

El año 1995 inauguraba una nueva era para la astronomía observacional. Ese año, Michel Mayor y Didier Queloz, publicaban en Nature el descubrimiento del primer planeta que orbitaba una estrella que no era nuestro sol; es decir, lo que conocemos como exoplaneta. Algunos, al referirse a los exoplanetas, hablan de planetas “extrasolares”. A mí esa nomenclatura me disgusta porque implica la existencia de planetas intrasolares, y ya me contarán como ello es posible. En cualquiera de los casos, el descubrimiento de 51 Pegasi b, pues tal es el nombre de aquel primer exoplaneta observado en aquel entonces, supuso un antes y un después en nuestro conocimiento del universo.

Una vez más este tipo de descubrimientos vienen de la mano de las mejoras tecnológicas. Ser capaces de detectar un planeta orbitando otra estrella supone un gran avance en nuestras capacidades tecnológicas de las que luego se ve beneficiada la humanidad en su conjunto, como siempre ocurre con los avances en ciencia básica. Porque los métodos de detección diversos implican, entre otras cosas, ser capaces de detectar variaciones mínimas en el brillo de una estrella, que se producen cuando un planeta pasa entre la estrella y nosotros y la eclipsa de manera apenas perceptible. Ese “apenas” dice mucho de nuestra tecnología actual, y este método se conoce como de “tránsito”. También debemos ser capaces de observar ligeros vaivenes en una estrella, midiendo con precisión el efecto doppler en la luz que nos llega de ella, cuando el planeta no coincide con nuestra línea de visión, pero está ahí, y tira gravitacionalmente de su sol, haciéndolo oscilar. Este otro método se conoce como velocidad radial. Y hay más. Como referencia, léase mi artículo “Exoplanetas: de 51 pegasi b a koi 872c“.

Decía precisamente en ese artículo de 2012 que el número de exoplanetas confirmados hasta mayo de ese año era de 767. Mientras escribo estas líneas, en julio de 2016, la cifra ha aumentado hasta los 3.308 exoplanetas confirmados. Un gran porcentaje de estos se los debemos a la sonda Kepler, un satélite telescopio que fue lanzado en marzo de 2009 desde Cabo Cañaveral para detectar exoplanetas utilizando el método del tránsito. Y verdaderamente la misión ha sido un éxito en todos los sentidos. La cantidad de planetas confirmados es tan elevada, que los científicos pueden hacer ya estadísticas con los datos obtenidos y los distintos tipos de planetas detectados, pues exoplanetas los hay de todos los tipos, siempre con el sesgo de que los grandes parecen abundar más porque son los más fáciles de detectar y los únicos que se detectaban al principio, en las primeras mediciones con tecnologías más rudimentarias.

Si me dijeran que tienen un presupuesto encima de la mesa de mi despacho para buscar vida en nuestro sistema solar, lo gastaría todo en una sola bala: Europa. Europa es un satélite de Júpiter que promete. Sabemos que hay un océano de agua líquida bajo su corteza de hielo. Sabemos que el satélite es activo geológicamente gracias a la energía que obtiene por las mareas causadas por el planeta gigante al que orbita. Pero Europa está fuera de la zona de habitabilidad de nuestro Sol. Sólo la Tierra y justo en los límites Marte y Venus, pertenecen a la zona de habitabilidad del Sol. Ese lugar donde una atmósfera suficientemente densa en un planeta rocoso permitiría la existencia de agua en estado líquido, teniendo también en cuenta la cantidad de radiación recibida por el planeta. Y, sin embargo, cuando miramos fuera, a otras estrellas, a otros planetas, nos centramos en la zona de habitabilidad de las estrellas observadas. No puede ser de otra manera, puesto que estamos aún lejos de poder detectar en abundancia satélites de exploplanetas y más lejos aún de poder saber si hay agua líquida bajo la corteza de hielo, si es que tienen corteza de hielo. Y es precisamente buscar exoplanetas en la zona de habitabilidad lo que le hemos pedido a Kepler. Y es lo que nos ha dado.

Entre los grandes éxitos del satélite está el haber descubierto planetas de tamaño similar a la Tierra y en zona de habitabilidad de su estrella. Eso no significa que exista vida en esos planetas. Tan sólo significa que tienen potencial para desarrollar o haber desarrollado vida en algún momento de su historia. Y la cantidad de datos es lo suficientemente grande, como decía más arriba, como para permitirnos hacer estadísticas con los exoplanetas de nuestra galaxia. Porque no lo he dicho, pero no está de más la aclaración: cuando detectamos exoplanetas lo hacemos en estrellas de nuestro vecindario galáctico. No soñamos aún con irnos lejos en nuestra propia galaxia y menos con detectarlos en otras galaxias. Pero nuestra galaxia no tiene nada de particular (¿o sí?…) y podemos pensar que algo similar ocurre en los cientos de miles de millones de galaxias que componen nuestro universo observable. Es una cuestión de probabilidad.

El trabajo de Kepler era sencillo: estaba programado para observar una pequeña región del cielo y analizar cambios de brillo en unas 200.000 estrellas que abarcaban esa pequeña zona. Uno puede pensar que 200.000 estrellas son muchas si hablamos de “una pequeña región del cielo”, pero no lo es si pensamos que se trata de un telescopio muy sensible, que orbita la Tierra y está, por tanto liberado de los estragos de la atmósfera sobre la radiación estelar. A Kepler le bastaba con analizar el brillo y observar decaimientos y luego recuperaciones de brillo, pues tal es el patrón que debe observarse si un planeta se interpone entre la estrella y nosotros. Es cierto que existen estrellas variables en brillo cuya causa es la física estelar y no un exoplaneta. Pero esta circunstancia es fácilmente detectable pues el patrón es bien distinto y se conoce perfectamente la física que hay detrás y lo que se espera observar en una estrella que es variable. Obviamente no se buscaba una única disminución en el brillo para una estrella determinada: había que comprobar periodicidades, entre otras cosas.

Kepler dejó de funcionar en 2013 y todavía se siguen analizando datos, pues la misión del telescopio era recoger esa información. Es el análisis posterior el que revela el exoplaneta y lo distingue del falso positivo. Y sobre las mesas de los astrónomos se acumulan en sentido figurado toneladas de papeles con información para analizar. Por ejemplo, hasta julio de 2015 los posibles planetas detectados por Kepler eran aproximadamente 4.300. Son planetas potenciales debido a que Kepler ha detectado variaciones de luz en sus respectivas estrellas. Pero hay que confirmar que esas variaciones se deben a exoplanetas y no a otros fenómenos físicos que dan lugar a falsos positivos. Uno de los más comunes se debe a estrellas dobles eclipsantes que no sabemos que son estrellas dobles: kepler observa como disminuye la luz total cuando las dos estrellas están en línea con nosotros y una estrella tapa parte de la luz de la otra.

Pero ya tenemos tantos exoplanetas que los científicos han podido deducir unas estadísticas apasionantes. No sólo entre los encontrados por Kepler, sino por otros métodos y otros telescopios. Y para estas estadísticas se han utilizado los datos en los que se está seguro al 99% de que estamos observando un exoplaneta. Pues bien, el primer dato interesante es que Kepler, al medir variaciones de luz tan débiles, es capaz de detectar planetas tipo Tierra. Algunos con 15 ó 20 veces la masa de nuestro planeta, pero la mayoría entre 0 y 5 veces la masa de la Tierra. Por tanto, los planetas rocosos del tamaño de la Tierra abundan en nuestro vecindario. Como nuestro vecindario no tiene por qué ser especial, si hacemos una extrapolación veremos que en nuestra galaxia podría haber del orden de decenas de miles de millones de planetas rocosos como el nuestro y en zona habitable. Es la primera vez que podemos tener de manera fiable ese dato. Extraordinario.

Cuando nuestra tecnología nos lo permita y podamos ser capaces de analizar bien los espectros de  las atmósferas de esos exoplanetas rocosos en zona habitable, bastará con buscar patrones anormales de oxígeno, por ejemplo, para poder deducir, sin movernos del sofá, que en esos planetas hay vida. Al menos, vida fotosintética, puesto que las atmósferas no pueden contener porcentajes elevados de oxígeno (un 20% en el caso de la Tierra) si no lo genera la vida.