Uno de los temas que últimamente tiene más eco en la divulgación a nivel internacional es el descubrimiento de nuevos exoplanetas, es decir, planetas que orbitan alrededor de una estrella que no es el Sol.
Realmente no se trata de un tema reciente, pues hace ahora casi 20 años que se encontraron los primeros*, pero el número de ellos que conocemos crece exponencialmente y, a día de hoy, son ya 716 los confirmados, con más de dos millares de candidatos por confirmar. Si queréis números concretos, podéis verlos en la siguiente imagen, que muestra el número de exoplanetas descubiertos cada año, desde 1989.
Este enorme aumento no sólo es fruto de instrumentos más precisos, telescopios más potentes y técnicas más sofisticadas. También ha tenido mucho que ver el planteamiento de programas específicos y la construcción de instrumentos ex profeso, como el Telescopio Espacial Kepler, de la NASA, que tiene en su haber el nada desdeñable número de 33 exoplanetas confirmados y 2326 candidatos a serlo.
Todos estos exoplanetas están permitiendo comenzar a responder algunas preguntas fundamentales: ¿Cómo se forman los planetas? ¿Es nuestro Sistema Solar una rareza o es la norma? ¿Cuántos exoplanetas puede haber como la Tierra? ¿Tienen condiciones que permitan la vida? ¿Son frecuentes los planetas con la posibilidad de albergar vida? ¿Puede ser vida inteligente o como mucho encontraremos políticos con tijeras?.
Pensadlo de este modo: cuando nuestra capacidad técnica esté en posición de explorar si hay vida en tan remotos mundos, sabremos dónde debemos mirar, pues nuestra galaxia es muy grande para andar buscando a ciegas. Concretamente, tiene de 200 mil millones a 400 mil millones de estrellas.
Sin embargo, no voy a hablar de todas esas preguntas ni de sus respuestas, pues mucho se ha escrito ya sobre el tema, y mejor de lo que pueda escribir yo. Hoy quería explicaros la apuesta hispano-alemana en este campo: CARMENES, cuyo nombre es acrónimo de “Calar Alto high-Resolution search for M dwarfs with Exoearths with Near-infrared and optical Échelle Spectrographs”. Vamos, clarísimo. Tened un poco de paciencia, y os cuento qué significa toda esa parrafada.
CARMENES va a ser un instrumento de última generación (un espectrógrafo), diseñado específicamente para buscar exoplanetas, aunque su objetivo más ambicioso es encontrar exoplanetas de tipo Tierra (exotierras). No va a ser un instrumento que se mande al espacio, como el Telescopio Kepler, sino que se colocará en el telescopio de 3.5 metros del observatorio de Calar Alto (Almería), y durante más de 600 noches de observación, a lo largo de 5 años, escrutará 300 estrellas cercanas en busca de otros mundos.
El problema de buscar exoplanetas es que son objetos extremadamente pequeños, ligeros y oscuros, sobre todo si los comparamos con las estrellas a las que orbitan. Este problema es aún mayor si buscamos planetas como la Tierra, que en comparación con planetas como Júpiter, son algo minúsculo e insignificante. Por esta razón, hay que recurrir a métodos indirectos que nos indiquen la presencia de un exoplaneta: si quieres encontrar fuego, sigue el humo. Existen varios métodos, pero voy a centrarme en el que usa nuestro instrumento en cuestión.
CARMENES detecta si la estrella “oscila” debido a la presencia de otro cuerpo.
Pongamos un ejemplo sencillo: cuando saltas, la Tierra tira de ti (gravedad) y te hace caer, pero como tú también tienes masa, tú atraerás a la Tierra hacia ti. El problema es que la Tierra tiene tanta masa comparada contigo que ella se mueve una cantidad imperceptible hacia ti, mientras que tú te mueves considerablemente hacia ella. Según esta misma mecánica, la Tierra no gira alrededor del Sol mientras éste permanece “inmovil”. En realidad, el Sol Atrae a la Tierra igual que la Tierra atrae al Sol. Pero la masa del Sol es tan enorme, que el movimiento que la Tierra provoca en el Sol es pequeñísimo.
Por suerte, pequeñísimo no significa que no podamos medirlo. Así, aunque no veamos el planeta, podemos notar sus efectos en lo que sí vemos: la estrella.
Permitidme que me desvíe un momento para explicaros el fundamento de la detección de exoplanetas con este método. Todos habéis experimentado, seguro, el efecto doppler:
Es lo que provoca que cuando un tren se acerca a toda velocidad suene “ñiiiiiiii”, y en cambio, si ya ha pasado y se aleja de nosotros, lo que se escuche sea “ñuuuuum”. Cuando se trata de luz (que es un tipo de onda) y no de sonido, se puede notar el efecto doppler en que la luz que nos llega es más azul (si se acerca) o más roja (si se aleja) de la que le correspondería.
Volviendo al tema principal, para detectar el planeta lo que se hace es observar el espectro de la estrella, que es como su “huella dactilar”, muchas veces a lo largo del tiempo y con un nivel muy alto de detalle.
El objetivo es comprobar si las líneas del espectro son más rojas o más azules de lo que deberían. Si vemos que de forma periódica una línea oscila entre un color más azul y otro más rojo, sabremos que la estrella se acerca y se aleja de nosotros periódicamente. A partir de ello podremos deducir la masa y la órbita del exoplaneta.
Como mencioné antes, el mayor problema que presenta este método es que, si la estrella tiene mucha masa, el bamboleo que sufra por la presencia de un planeta será muy pequeño. La solución es buscar estrellas con una masa relativamente pequeña: Enanas Rojas, también conocidas como enanas M. Sus masas están entre menos de la mitad y una décima parte que la del Sol.
El inconveniente es que son más pequeñas y más frías que el Sol, lo que provoca que en luz visible sean muy poco brillantes, emitiendo casi toda su (escasa) luz en colores rojos o infrarrojos. Por tanto, era necesario que el instrumento observara en el tipo de luz que más emiten, Infrarrojo cercano, además de en luz visible.
Su bajo brillo es una de las razones por las que casi no se han explorado estas estrellas en busca de exoplanetas y actualmente es una incógnita cuán frecuentes pueden ser los exoplanetas en este tipo de estrellas. Sin embargo, es esencial conocerlo, ya que un 75% de todas las estrellas de nuestra galaxia (y del universo) son enanas rojas.
En definitiva, CARMENES es un instrumento realmente puntero que va a investigar un campo prácticamente virgen, nos aportará importantísimas respuestas en lo referente a exoplanetas y nos dará valiosos datos para el estudio de este tipo de estrellas. Detrás de este proyecto hay cinco instituciones alemanas, una hispano alemana y cuatro españolas, todas de primer nivel, con un equipo de más de 80 científicos e ingenieros.
Aunque el proyecto está en marcha a plena máquina, no será hasta finales de 2013, como pronto, cuando el instrumento comience a funcionar.
*Aclaración: Hay varias fechas que se suelen señalar para “el primer exoplaneta descubierto”. Concretamente, en 1989 se encontró un candidato a exoplaneta, pero no se pudo confirmar de forma fiable hasta 2006. Posteriormente, en 1992, se presentaron los primeros exoplanetas confirmados, pero orbitaban un púlsar, que en sentido estricto no es una estrella, si no una estrella degenerada. Finalmente, en 1995 se anunció un exoplaneta confirmado alrededor de una estrella “típica”, 51 Pegasi. Por tanto, la fecha oficial depende del criterio que se use.
*Editado: Añado un “live” realizado en una de las cúpulas del observatorio de Calar Alto, a modo de soundtrack
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Este artículo participa en los Premios Nikola Tesla de divulgación científica y nos lo envía Ricardo Dorda, licenciado en ciencias físicas por la Universidad Complutense de Madrid, y Máster Interuniversitario en Astrofísica de las universidades Complutense y Autónoma de Madrid. Actualmente está trabajando en su doctorado en Astrofísica en la Universidad de Alicante. Además, es autor del blog de divulgación: Curiosidad Científica bajo el pseudónimo de Ahskar.
17 comentarios | Responde | Suscríbete
Muy bueno el artículo. Por ahora, el que más me ha gustado de los que participan en los Premios NT
Gracias
A mi también me ha encantado. Enhorabuena, de hecho, voy a hablar de él en nuestra cita semanal con Cadena SER en Radio Barcelona
Mil gracias ^^
Por cierto, ¿podría editarse el post para añadir una cosa al final?
El caso es que revisando la web del proyecto CARMENES me he encontrado con que han subido la soundtrack del proyecto:
http://www.youtube.com/watch?v=sgV8yIZ-E9c&feature=youtu.be
Y me gustaría añadir este vídeo al final del post, si es posible.
^^
Ahora entiendo para qué sirve el efecto doppler en astronomía. Asombrosa la sensibilidad del equipo para detectar esas leves perturbaciones electromagnéticas.
El efecto Doppler es uno de los efectos más útiles que se usan en astronomía. De hecho, no sólo se emplea para buscar estrellas binarias o exoplanetas, tiene otras aplicaciones muy interesantes.
Y ya que lo mencionas, sí, la sensibilidad es asombrosa. Para hacerte una idea: este instrumento puede llegar a determinar variaciones de velocidad en la estrella de hasta 1 metro por segundo, es decir, ¡3,6 km/h!
Tiene que haber vida inteligente en otro planeta si o si. Entre tantos millones de planetas no podemos ser únicos.
Sí… o no. El problema es que aunque en algún otro lugar del universo haya vida inteligente, hay tres grandes problemas para que nosotros lleguemos a enterarnos:
1. Distancias y posición: Podrían estar en lugares demasiado lejanos (lo que a nuestro nivel tecnológico, es prácticamente toda nuestra galaxia… no hablemos ya del resto del universo), o bien estar situados en zonas en las que difícilmente podríamos percatarnos de su existencia.
2. Tiempo: Aún suponiendo que pueda darse inteligencia de forma “habitual” en el universo, el problema es si existirían durante suficiente tiempo como para que justo nosotros coincidamos con ellos. Es decir, puede haber habido, a una distancia aceptable, mil civilizaciones inteligentes. La cuestión es que pueden haberse extinguido, o haber decaído, o vete tú a saber… Enterarnos de la existencia de estas civilzaciones sería más una cuestión de arqueología “in situ”, cuestión peliaguda, lo más lejos que han llegado nuestras sondas es el borde interior de nuestro sistema.
3. tecnología relativa y comunicación: Seamos generosos con los dos apartados. Aún así tendría que darse la casualidad de que ambos nos encontremos a un nivel tecnológico que permita la comunicación. Nuestra especie tiene algo menos de 200.000 años. De ese enorme periodo, sólo los últimos 70 años hemos tenido una tecnología capaz de intentar “captar” algún tipo de mensaje desde otra estrella… Y vete tú a saber cuánto puede durar eso… igual nos extinguimos en 100 o 200 años.
En definitiva, aunque la vida inteligente (a parte de nosotros) sea más que factible, no tiene porqué ser ni remotamente posible que podamos descubrirla a corto plazo. Sin pruebas, lo demás es pura especulación…
Normalmente -por interés personal- las entradas de astronomía son las que menos me llaman la atención. Pero esta en particular me ha gustado mucho.
La duda que me queda: las oscilaciones del espectro de rojo a azul, ¿únicamente pueden deberse a la presencia de exoplanetas? ¿o podría haber otras cosas que también las produzcan? En tal caso, ¿cómo se sabe a qué corresponde (si es que es posible que sea más de una cosa)? Como he dicho, de astronomía voy corto, así que ignoro si hay algún “algo” así.
Sí, pueden darse variaciones de “color” en las líneas provocados por actividad estelar (similar a las tormentas solares, fulguraciones y manchas que tiene nuestro Sol), pero no he querido entrar en ello. Ese nivel de detalles no me parecía necesario para la idea general, tal vez incluso aburrido o farragoso para quienes no tuvieran un interés especial.
Ahora bien, hay formas de determinar si las variaciones se deben a actividad o si se deben a exoplanetas, mediante el examen de ciertas características del espectro. Por explicarlo de forma sencilla: la actividad afecta de forma diferente a las líneas, según en qué región del espectro se encuentren, mientras que el efecto doppler debido a un exoplaneta sería un efecto “uniforme” para todo el espectro.
Hay que tener en cuenta que la actividad en este tipo de estrellas es un tema que se ha estudiado considerablemente, así que no van completamente a ciegas. Por otro lado, uno de los objetivos del instrumento es el estudio y caracterización, a un nivel de detalle enorme, de la actividad en este tipo de estrellas, lo que permitirá afinar mucho a la hora de dilucidar los posibles falsos positivos.
Si queréis ayudar a descubrir más exoplanetas, podéis hacerlo de una manera sencilla en la página Planet Hunters:
http://www.planethunters.org/
Me parece muy interesante pero me surge una duda dada mi ignorancia en el campo. Si consideramos que lo que hay alrededor de la estrella es un Sistema Planetario y no solo un planeta, ¿es posible detectar la presencias de “Tierras” si hay “Jupiters”? o dicho de otro modo, no quedarán enmascarados los planetas terrestres si hay gigantes gaseosos cuyo efecto sobre la estrella puede ser mayor.
Es posible. De hecho, es de esperar que haya más de un planeta, pues los sistemas planetarios no son nada raros.
En estos casos no veremos una oscilación “pura” si no una superposición de diferentes oscilaciones de diferentes frecuencias (lo rápidas que son esas oscilaciones) y amplitudes (lo mucho que llega a desplazarse la estrella), consecuencia de ver los efectos sumados de todos los planetas de la estrella.
Esta superposición puede analizarse para extraer de ella las diferentes variaciones periódicas, cada una provocada por un planeta.
El principio y hasta dónde yo sé, que uno sea mucho más masivo que otro no complica el problema, pues casi toda la complejidad está en tratar con múltiples cuerpos al mismo tiempo, independientemente de sus masas.
Para verlo más claro, de forma gráfica, echa un ojo a estos links:
Aquí se representa el movimiento de la estrella cuando tiene un compañero planetario (la onda que ves, es la representación de la oscilación de la estrella acercándose y alejándose)
http://media4.obspm.fr/public/VAU/masa/binario/exoplaneta/curva-velocidad-radial/OBSERVER.html
Y aquí se ve el movimiento cuando tiene dos compañeros (que son considerablemente diferentes):
http://media4.obspm.fr/public/VAU/masa/binario/exoplaneta/curva-velocidad-radial/OBSERVER_4.html#vitradmult
Gracias Ricardo.
Saludos desde Chile
Con estos descubrimientos los parámetros en la ecuación de Drake serían mas optimistas?
Ni idea, la verdad. Más que nada, porque como aún no se ha puesto en marcha y no hay datos, sólo podemos especular a base de extrapolar lo que ocurre en otro tipo de estrellas.
Por ahora y fuera de lo que es CARMENES, hablando sólo de los resultados que se tienen de otras estrellas, podemos decir que los exoplanetas y los sistemas exoplanetarios no son raros, si no que hasta parecen algo bastante común. Lo cual es una buena razón para el optimismo. Sin embargo, la estimación de la mayoría de parámetros de Drake, son a día de hoy imposibles o extremadamente poco fiables.
¡Fantástico, Ricardo!. Felicidades de parte de los miembros españoles del consorcio CARMENES, que nos hemos encontrado de casualidad este artículo tuyo en la web, por ayudarnos a hacer divulgación de nuestro proyecto. Nos ha gustado mucho. Si no te importa, voy a poner un enlace a tu artículo directamente en nuestra web oficial, http://carmenes.caha.es .
Nota al comité de los premios Nikola Tesla: “Ahskar se lo merece”.
Respecto a la pregunta sobre los parámetros de la ecuación de Drake: con CARMENES queremos determinar mejor los dos primeros (f_p, n_e: http://en.wikipedia.org/wiki/Drake_equation), no sabemos si hacia el optimismo o el pesimismo, pero todavía nos quedan unos añitos. Seguiremos informando (especialmente si nos encontramos “hombrecillos verdes”)…
[Jose: CARMENES co-project manager, http://carmenes.caha.es/ext/people/.