Comprenderás la ecuación de Drake
Explorarás los proyectos SETI y sabrás cómo participar en ellos
Cazarás planetas extrasolares y verás cómo son
¿Hay alguien ahí? El proyecto SETI y planetas de otros soles
En este capítulo
Comprenderás la ecuación de Drake
Explorarás los proyectos SETI y sabrás cómo participar en ellos
Cazarás planetas extrasolares y verás cómo son
El universo es enorme y variado. Pero ¿compartimos estos reinos estelares con otros seres inteligentes? Cualquiera que siga Star Trek o vaya al cine con frecuencia ya conoce la respuesta de Hollywood: el cosmos está atestado de alienígenas (y muchos han conseguido hablar nuestro idioma casi sin acento).
Pero ¿qué dicen los científicos? ¿Realmente hay extraterrestres allí arriba? La mayoría de los investigadores creen que la respuesta es sí. Algunos incluso buscan pruebas de ello. Su búsqueda se denomina búsqueda de inteligencia extraterrestre, que se conoce por sus siglas en inglés, SETI. (Otros científicos se proponen buscar huellas de vida primitiva en Marte o en alguna de las lunas del Sistema Solar exterior, pero la búsqueda de inteligencia extraterrestre intenta encontrar civilizaciones avanzadas que sean capaces de lanzar emisiones al espacio.)
¿Por qué muchos científicos son optimistas respecto a la posible existencia de alienígenas? En general, este optimismo procede del hecho de que nuestro lugar en el cosmos no es extraordinario. El Sol puede ser una estrella importante para nosotros, pero es un mero actor secundario dentro del conjunto del universo. La Vía Láctea alberga diez mil millones de estrellas similares. Si esta cifra no te impresiona, fíjate en que más de cien mil millones de otras galaxias están al alcance de nuestros telescopios. En definitiva, hay más estrellas similares al Sol esparcidas por el universo visible que briznas de hierba en la Tierra. Suponer que nuestra brizna de hierba es el único lugar en el que ocurre algo interesante es (por decirlo suavemente) un poco atrevido. Por doloroso que pueda ser para nuestro amor propio, quizá la Tierra no sea el ombligo intelectual del universo.
¿Cómo podemos los terrícolas encontrar a nuestros hermanos inteligentes? No podemos ir a visitar sus posibles hogares. A pesar de que sea un elemento esencial y cotidiano de la ciencia ficción, llegar con una nave espacial hasta sistemas de estrellas distantes es bastante difícil. La velocidad de los cohetes de la Tierra, unos impresionantes 48.280 kilómetros por hora, es menos espectacular cuando piensas que esas naves tardarían mil siglos en llegar a Alfa Centauri, la parada estelar más cercana en el viaje por el universo. Los cohetes rápidos tardan menos, pero consumen más energía, mucha más.
Han pasado más de cincuenta años desde que el astrónomo Frank Drake hiciera los primeros esfuerzos para entrar en contacto con alienígenas. Hasta la fecha, nuestros telescopios no han conseguido ni una sola señal extraterrestre confirmada. De todas formas, ten en cuenta que, hasta ahora, la búsqueda ha sido limitada. A medida que la tecnología (y la financiación, espero) siga mejorando, aumentarán nuestras posibilidades de éxito. Algún día no muy lejano, puede que los astrónomos empiecen a dar vueltas a una señal que proceda de las frías profundidades del espacio. Quizá esa señal nos dé interesantes lecciones sobre el significado de la vida o, como mínimo, nos explique todas las leyes de la física. Aunque lo que sin duda nos mostrará es que no somos los únicos seres de la galaxia.
A pesar de que los terrícolas no puedan visitar civilizaciones distantes, los astrónomos intentan encontrar pruebas de la existencia de alienígenas técnicamente sofisticados escuchando sus comunicaciones por radio. En 1960, el astrónomo Frank Drake intentó escuchar comunicaciones cósmicas utilizando un radiotelescopio de 25 metros (de diámetro) en Virginia Occidental. Si has visto la película Contact, sabes que un radiotelescopio se parece a una antena parabólica de jardín tremendamente voluminosa (consulta la figura 14-1). Drake conectó una antena a un receptor nuevo y sensible que funcionaba a 1.420 megahercios (ubicado en lo que se llama región de microondas del espectro de radio) y, a continuación, apuntó el telescopio a un par de estrellas similares al Sol.
Sumérgete en la ecuación de Drake
Los científicos suelen utilizar la hábil fórmula de Frank Drake como base para sus debates sobre la búsqueda de inteligencia extraterrestre y las probabilidades de que los humanos lleguen a contactar con vida inteligente extraterrestre. La ecuación es sencilla y no requiere más matemáticas que las que aprendiste en el instituto.
La ecuación calcula N, el número de civilizaciones activas que emiten ondas de radio en la Vía Láctea. Igual que ocurre con la Biblia, existen varias versiones de la ecuación de Drake, pero ésta es la formulación habitual, con pelos y señales y en toda su gloria:
N=R*fpneflfifcL
R* es la velocidad a la que las estrellas que viven lo suficiente como para albergar planetas habitables se forman en la galaxia. Como la Vía Láctea tiene aproximadamente 300 mil millones de estrellas y unos 13 mil millones de años, este número es de alrededor de dos al año.
fp es la fracción de estrellas buenas (es decir, estrellas que pueden tener planetas habitables) que realmente tienen planetas. Los astrónomos no conocen este número, pero las recientes búsquedas de planetas indican que es de, como mínimo, el 50 %, y quizá más.
ne es el número de planetas por Sistema Solar que puede incubar vida. En nuestro Sistema Solar, el número es como mínimo de uno (la Tierra) y podría ser más si se cuentan Marte y algunas de las lunas de Júpiter y Saturno. Pero, en otro sistema, ¿quién sabe? Una suposición típica es uno.
fl es la fracción de planetas habitables que realmente desarrollan vida. Podemos suponer razonablemente que es el caso de muchos de ellos.
fi es la fracción de planetas con vida que desarrollan vida inteligente. Este número es objeto de controversia, ya que la inteligencia puede ser un accidente excepcional de la evolución biológica.
fc corresponde a la fracción de sociedades inteligentes que inventan tecnología (en particular, radiotransmisores o láseres). Probablemente, la mayoría de estas sociedades.
L, el último término, es el tiempo de vida de las sociedades que utilizan tecnología. Este término es una cuestión sociológica, no de astronomía, así que tu suposición es tan buena como la del autor (o quizá mejor).
El número N depende del valor que asignes a los distintos términos. Los pesimistas piensan que N sólo puede ser 1 (estamos solos en la Vía Láctea). Carl Sagan se imaginó que había unos cuantos millones. Y ¿qué dice Drake? En una ocasión supuso “alrededor de diez mil”. Hay que buscar la moderación en todas las cosas. Puedes visitar la web www.seti.org para jugar con la ecuación de Drake entrando tus propios valores y calculando la N.
Figura 14-1:
Con el tipo de receptor adecuado en un radiotelescopio, los astrónomos pueden escuchar señales de otras sociedades
Drake no oyó alienígenas durante su Proyecto Ozma, pero provocó mucho entusiasmo entre la comunidad científica. Un año más tarde, en 1961, se celebró la primera gran conferencia sobre la búsqueda de inteligencia extraterrestre. Drake intentó organizar la reunión condensando todos los puntos desconocidos de la investigación en una única ecuación, que ahora se conoce como ecuación de Drake (para aquellos a los que les interesan las matemáticas, incluyo esta simple fórmula en el recuadro gris “Sumérgete en la ecuación de Drake”, en la página anterior). Su lógica es sencilla. La idea es estimar N, el número de civilizaciones de nuestra galaxia que emiten ondas de radio en la actualidad. N depende claramente del número de estrellas adecuadas de la galaxia, multiplicado por la fracción de ellos que tiene planetas, multiplicado por el número de… bueno, puedes leer más información sobre este tema en el recuadro.
La ecuación de Drake es realmente seductora y quizá quieras impresionar a los desconocidos recitándola de carrerilla en alguna cena. Sin embargo, a pesar de que los científicos puedan saber o suponer los valores de los primeros términos de la ecuación (como la velocidad a la que se forman las estrellas que son capaces de albergar planetas y la fracción de estas estrellas que realmente tienen planetas), no conocemos realmente detalles como la fracción de planetas que albergan vida y que pueden desarrollar vida inteligente o el tiempo de vida de las sociedades tecnológicas. Por lo tanto, la ecuación de Drake sigue sin respuesta. Pero es una forma fantástica de organizar el debate sobre el proyecto de búsqueda de inteligencia extraterrestre.
La mayoría de los modernos proyectos SETI siguen el camino de Frank Drake. Es decir, utilizan grandes radiotelescopios para intentar escuchar señales de civilizaciones extraterrestres.
¿Por qué utilizan la radio? Las ondas de radio se mueven a la velocidad de la luz y perforan con facilidad las nubes de gas y polvo que llenan el espacio entre las estrellas. Además, los receptores de señales de radio pueden ser bastante sensibles. La cantidad de energía necesaria para enviar una señal detectable de una estrella a otra (suponiendo que los alienígenas utilizaran una antena de transmisión de, como mínimo, varios metros de tamaño) no es más de lo que emite tu televisión local.
Suponiendo que los investigadores reciban un pitido interestelar, ¿cómo lo reconocen? No intentan recibir el valor de pi (sí, el archisabido 3,1416) o cualquier otro mensaje sencillo que demuestre que los alienígenas han aprobado la ESO. Los investigadores SETI buscan señales de banda estrecha.
Las señales de banda estrecha se dan en una zona estrecha del dial de radio. Sólo un transmisor de radio emite emisiones de banda estrecha. Quasares, púlsares e incluso el frío gas de hidrógeno generan ondas de radio, pero su estática natural las dispersa en frecuencia, y salpica todo el espectro de radio. Las señales de banda estrecha son la marca de los transmisores. Y los transmisores son la marca de la inteligencia. Hace falta inteligencia (además de hierro para soldar) para construir un transmisor.
Otro criterio en el que insisten los investigadores de proyectos SETI antes de poder afirmar que han recibido una verdadera emisión extraterrestre es que la señal persista. Es decir, que cada vez que apunten sus telescopios a la fuente de la señal, la encuentran. Si sus aparatos medidores sólo la registran una vez, la señal es imposible de confirmar. Puede que la cuenten como una interferencia de los satélites de telecomunicaciones, un error de software o una pesada y ambiciosa broma de unos estudiantes.
En los siguientes apartados, comento varios proyectos SETI y te explico cómo puedes ayudarles en esta búsqueda.
El experimento SETI más sensible que han finalizado los investigadores hasta la fecha es el proyecto Phoenix, realizado por el SETI Institute en Mountain View (California) entre 1995 y 2004. Este proyecto fue la continuación de un programa SETI de la NASA que el congreso estadounidense ordenó detener en 1993. Desde entonces, los esfuerzos en materia de SETI en Estados Unidos han recibido financiación privada.
El proyecto Phoenix probó sus observaciones en estrellas concretas, en lo que se conoce en el ámbito SETI como búsqueda con objetivo. Otros proyectos utilizan telescopios para barrer grandes fragmentos del cielo. Evidentemente, esos amplios barridos permiten que los científicos examinen más áreas del cielo pero, al concentrarse en estrellas próximas y similares al Sol, una búsqueda con objetivo logra una sensibilidad mucho mayor. Es decir, puede encontrar señales de radio más débiles y lejanas. Los investigadores llevaron a cabo el proyecto Phoenix usando varios telescopios distintos, entre los que se incluye el radiotelescopio de casi 305 metros (de diámetro) de Arecibo (Puerto Rico), la madre de todas las antenas (consulta la figura 14-2).
Phoenix (y muchos otros experimentos SETI) buscaban señales en la región de microondas del dial de la radio. Además de su capacidad para hacer que las sobras del día anterior sean comestibles, las microondas son el “canal de llamada” que prefieren las personas del SETI, por dos razones:
El universo es bastante silencioso en las frecuencias de microondas, así que uno encuentra menos estática natural, un hecho que también conoce E. T.
Una señal natural generada por el gas hidrógeno se produce a 1.420 MHz, una frecuencia situada en la región de microondas. Como el hidrógeno es, con diferencia, el elemento más abundante del cosmos, todo radioastrónomo extraterrestre debería ser consciente de este marcador natural (y puede sentirse tentado de llamar nuestra atención o la de cualquier otra civilización del espacio) enviando una señal cerca de su frecuencia en el dial.
Sin embargo, si nos atenemos a los hechos, los científicos no saben con exactitud dónde podrían sintonizar sus transmisores los extraterrestres.
Para cubrir el máximo de dial posible, el proyecto Phoenix controlaba millones de canales al mismo tiempo (con el tiempo, miles de millones para cada estrella objetivo).
Figura 14-2:
Vista del enorme radiotelescopio Arecibo de Puerto Rico que participó en el proyecto Phoenix
Cuando el proyecto Phoenix detuvo su programa de observación durante la primavera de 2004, había examinado con atención unos setecientos cincuenta sistemas estelares similares al Sol. No encontraron señales persistentes ni claramente extraterrestres. De todas formas, este proyecto enseñó a los investigadores cómo construir un instrumento que, al cabo de unas cuantas décadas, pueda controlar más de un millón de sistemas estelares. Gracias a aquellas lecciones, se ha construido el ATA (Grupo de Telescopios Allen). Consulta el siguiente apartado para obtener más información al respecto.
Hoy en día existen varios programas SETI en astronomía:
El SERENDIP (Search for Extraterrestrial Radio Emissions from Nearby Developed Populations; Búsqueda de radioemisiones extraterrestres de poblaciones inteligentes desarrolladas y próximas), que lleva a cabo la Universidad de California (Berkeley), utiliza el telescopio de Arecibo en modo piggyback (lo que significa que se deja el telescopio quieto y se observa todo lo que pasa por delante), recopilando datos de cualquier dirección a la que apunte el telescopio. De esta forma, los investigadores pueden utilizar el telescopio para SETI mientras otros astrónomos están estudiando púlsares, quasares u otros objetos naturales. Este enfoque, aparentemente sin objetivo, aporta excelentes resultados en el tiempo de observación: SERENDIP recopila datos prácticamente todos los días, durante las veinticuatro horas.
Puedes leer las últimas noticias sobre SERENDIP en la web http://seti.berkeley.edu/SERENDIP.
Southern SERENDIP es un proyecto gestionado por el SETI Australia Centre de la University of Western Sydney. El centro utiliza un radiotelescopio de 64 metros en Parkes, en el país de las ovejas y los mosquitos, a varios cientos de kilómetros del oeste de Sídney. La versión austral también es un experimento piggyback en el sentido de que otros astrónomos que no son los investigadores SETI controlan a qué objeto apunta la antena. Visita su web http://seti.uws.edu.au/SSERENDIP-1.html.
El SETI Institute y la Universidad de California (Berkeley) están construyendo un nuevo radiotelescopio llamado ATA (Grupo de Telescopios Allen) diseñado para buscar inteligencia extraterrestre de forma eficiente. El telescopio estará formado por 350 antenas pequeñas (de 1,83 metros de diámetro) repartidas a lo largo de unos 800 metros en toda California (consulta la figura 14-3). En el momento de cerrar esta edición, en 2013, había 42 antenas en funcionamiento y ya se estaban realizando observaciones.
Las antenas del Allen Telescope Array son como las integrantes de un equipo de natación sincronizada: todas apuntan en la misma dirección. Sin embargo, a diferencia de muchos instrumentos de búsqueda de inteligencia extraterrestre del pasado, las antenas pueden observar varios sistemas estelares candidatos de forma simultánea. Evidentemente, esta característica acelera la búsqueda, igual que el hecho de que pueda funcionar 24 horas, siete días a la semana para buscar inteligencia extraterrestre. Sin duda, el Allen Telescope Array es el proyecto de telescopios para la búsqueda de inteligencia extraterrestre más ambicioso que ha existido hasta ahora. Puedes seguir el progreso del proyecto en el sitio web de la ATA, www.seti.org/ata.
Además de estos proyectos de búsqueda de inteligencia extraterrestre, cada vez están apareciendo más iniciativas llamadas experimentos ópticos de SETI. En lugar de cazar transmisiones de radio, los proyectos ópticos buscan destellos breves pero intensos de luz láser que lleguen enviados por una sociedad que quiera contactar con nosotros. Los experimentos ópticos de SETI confían en los telescopios convencionales de espejos y lentes, equipados con electrónica de alta velocidad, para percibir y registrar cualquier explosión de luz extraterrestre. Actualmente realizan experimentos ópticos de búsqueda de inteligencia extraterrestre en la Universidad de California (Berkeley), en la Universidad de Harvard y en otros lugares.
Figura 14-3:
Una vez finalizado, el ATA estará formado por 350 antenas repartidas a lo largo de 800 metros en California
Al principio, los experimentos ópticos de búsqueda de inteligencia extraterrestre no se tomaban muy en serio. Algunos expertos creían que la búsqueda de pulsos láser extraterrestres no era útil. Sin embargo, un científico inglés, Stuart Kingsley, mantuvo la fe y realizó observaciones durante años en el Columbus Optical SETI Observatory de Ohio y, recientemente, en Bournemouth (Reino Unido).
A pesar de que una señal de luz de un mundo distante pueda verse oscurecida por la luz del sol de ese planeta, es fácil concentrar luz láser con un espejo. Ese transmisor óptico puede brillar más que una estrella (¡durante la milmillonésima parte de segundo que dura el destello!). Por lo tanto, tiene sentido buscar mensajes enviados de esta forma, así que los investigadores de experimentos ópticos de búsqueda de inteligencia extraterrestre ya han preparado sus telescopios con algunos miles de estrellas próximas. Hasta la fecha, no ha habido suerte.
El SETI Institute ofrece una newsletter gratuita. Si quieres apoyar la búsqueda de emisiones extraterrestres, puedes hacerte socio. Consulta su web www.seti.org. Para descargarte el último programa de radio del instituto sobre búsqueda de inteligencia extraterrestre y vida en el espacio, visita http://radio.seti.org.
El satélite Kepler de la NASA, del que hablaré más adelante en este capítulo, está encontrando cientos de planetas alrededor de estrellas más allá del Sol. Algunos de estos exoplanetas tienen casi el tamaño de la Tierra y están en zonas habitables alrededor de sus estrellas o cerca de estas zonas, donde el agua puede permanecer en estado líquido en una superficie planetaria. Algunos expertos afirman que, si hay agua, puede existir vida. Si hay vida en algún planeta, quizá se haya producido una evolución que haya dado lugar a vida inteligente, y esa vida inteligente puede estar interesada en enviar señales láser o de radio para contactar con los habitantes de otros mundos. Ésa es la teoría, y los proyectos de búsqueda de inteligencia extraterrestre como el ATA se centrarán en algunos de esos planetas, por si E. T. nos llama desde su casa.
Existen dos grandes proyectos SETI que buscan tu colaboración para encontrar señales de radio extraterrestres. El primer programa sólo usará tu ordenador cuando esté en reposo. En cambio el segundo proyecto hará que tu cerebro se ponga a trabajar para ayudarles a reconocer patrones sospechosos en datos de señales de radio que se envían directamente desde el telescopio.
SETI@home es un proyecto que divide un enorme flujo de datos procedente de los proyectos de búsqueda continua de inteligencia extraterrestre entre una gran cantidad de ordenadores de personas como tú. Si te unes al proyecto SETI@home, tu ordenador procesará automáticamente un pequeño fragmento de los datos de búsqueda de inteligencia extraterrestre cuando el ordenador esté inactivo pero encendido.
Para unirte a la búsqueda, visita la web http://setiathome.ssl.ber keley.edu y sigue sus instrucciones para descargarte el software gratuitamente. A partir de ese momento, cuando no utilices el ordenador, a veces se encenderá con un elegante salvapantallas de SETI. Ésa es la señal de que el ordenador está procesando datos de observaciones. De vez en cuando, el ordenador se conectará a un servidor de Berkeley (California) y enviará los resultados del proceso.
En los diez primeros años de funcionamiento de SETI@home, más de cinco millones de personas de todo el mundo se prestaron voluntarias para ofrecer el tiempo de reposo de su ordenador. Cuando los ordenadores enviaban información a las oficinas centrales del proyecto, a veces revelaban que se había encontrado una señal sospechosa. Los científicos de SETI examinaban los informes y, hasta la fecha, los han rechazado todos, lo que significa que no había pruebas de E. T. Sin embargo, puede que E. T. llame algún día, y quizá tu ordenador identifique esa llamada. ¡Me gusta cómo suena!
Cuando te apuntas al proyecto SETILIVE, el ATA envía datos a tu ordenador. Tú tendrás que examinarlos para detectar cualquier elemento sospechoso (un tutorial te indicará qué buscar). Después, enviarás tu informe. Por favor, no te ofendas, pero si avisas de que has encontrado a E. T., los científicos no se pondrán en pie y gritarán victoria antes de informar a la sede central de las Naciones Unidas. El proyecto SETI envía las mismas señales a otros voluntarios. Si los informes independientes de varios voluntarios apuntan a una señal concreta, los científicos del SETI la revisan. Ellos reciben demasiados datos y no pueden verlos todos. Por eso, los voluntarios son el comité de análisis. Visita su web en http://setilive.org.
Los exoplanetas o planetas extrasolares orbitan alrededor de estrellas que no son nuestro Sol. En el pasado, los astrónomos no sabían si existían exoplanetas, pero desde la década de 1990 han descubierto muchos. Actualmente, los planetas extrasolares conocidos son muchos más que los ocho de nuestro Sistema Solar.
En este apartado describo cómo, con el tiempo, han cambiado las ideas sobre los exoplanetas y las formas en las que los encuentran los astrónomos. Te presento los principales tipos de exoplanetas, con ejemplos típicos. Y describo la astrobiología, la ciencia que investiga la posibilidad de que exista vida en alguno de esos mundos extraterrestres.
Durante siglos, los científicos y otros estudiosos se preguntaron si existían planetas alrededor de otras estrellas. Hasta tiempos muy recientes no se han conseguido pruebas de su existencia, por eso, hasta ese momento, pocos creían en los exoplanetas. Entre los que creían, el más famoso fue Giordano Bruno, un filósofo del Renacimiento italiano. Bruno afirmaba que hay estrellas en el cielo parecidas al Sol mucho antes de que se conociera este dato. Su teoría afirmaba que las estrellas también tienen planetas habitados, como la Tierra. Por decirlo finamente, sus ideas gozaron de poca popularidad. Bruno fue condenado a morir en la hoguera por hereje en el año 1600.
Mucho después de la época de Giordano Bruno, y durante la mayor parte del siglo XX, los astrónomos dudaban de que existieran muchos exoplanetas (o de que existiera alguno). Pensaban que los planetas de nuestro Sistema Solar debieron formarse tras el paso de una estrella que casi colisionó con el Sol. Se supone que la fuerza de marea ejercida por dicha estrella arrancó gas del Sol, y parte de ese gas se condensó y formó los planetas. Sin embargo, es increíblemente raro que se produzca un encuentro estelar próximo de este tipo con estrellas que están a años luz. De haber alguna colisión, si es que hubiera alguna, provocaría que hubiera algún exoplaneta. Las ideas cambiaron en la década de 1990, cuando el telescopio Hubble y otros instrumentos revelaron que muchas estrellas recién nacidas (los objetos estelares jóvenes que describo en el capítulo 11) están rodeadas por nubes con forma de disco de gas y polvo. Las condiciones de esas nubes son adecuadas para la formación de planetas. Es decir, el nacimiento de un planeta es una consecuencia de la formación común de estrellas, no de colisiones excepcionales. No obstante, los astrónomos necesitaban descubrir algunos exoplanetas y ver si son realmente tan comunes como da a entender esta teoría.
Con el paso del tiempo, algunos astrónomos afirmaron que habían encontrado exoplanetas. Sin embargo, sus informes fueron refutados o no pudieron ser confirmados. Finalmente, en 1992 se logró el éxito, cuando los radioastrónomos detectaron dos planetas de un pulsar. (Describo los púlsares en el capítulo 11.) Posteriormente, en 1995, los investigadores descubrieron el primer exoplaneta que orbitaba alrededor de una estrella normal. Muchos más astrónomos se unieron a la caza con instrumentos más nuevos y potentes. En marzo de de 2013, los investigadores habían encontrado 861 exoplanetas y más de 2.000 posibles planetas que debían confirmarse. El satélite Kepler de la NASA mostraba cada vez más exoplanetas y un experto del proyecto Kepler estimó que en nuestra galaxia podía haber 100 mil millones de planetas.
Los exoplanetas son mucho más tenues que las estrellas alrededor de las que describen órbitas, por eso casi siempre se pierden en el brillo de su estrella. Esto hace que los astrónomos no busquen directamente los planetas, sino efectos en la apariencia de las estrellas que revelen la existencia de sus planetas ocultos.
Éstas son las pistas más importantes que indican la existencia de un exoplaneta:
Un vaivén constante en el movimiento de una estrella: Cuando los astrónomos encuentran una estrella que se bambolea repetidamente adelante y atrás, y cada vaivén dura tanto como el anterior, llegan a la conclusión de que tiene un compañero tenue. La gravedad hace que el compañero oculto y la estrella visible describan una órbita alrededor de su centro de masas común, como ocurre en el caso de los dos miembros de una estrella binaria (consulta el capítulo 11). En cambio, si el compañero no puede verse, quizá sea mucho más pequeño y tenue que una estrella y, por tanto, es posible que sea un planeta. Los astrónomos han descubierto muchas estrellas que tiemblan observando los cambios que experimenta su espectro con el tiempo. El efecto Doppler (que también explico en el capítulo 11) revela los movimientos adelante y atrás.
Disminución periódica del brillo de una estrella: Cuando los observadores hacen mediciones precisas del brillo de una estrella y detectan una pequeña disminución del brillo, puede significar que la estrella tiene un planeta que pasa por delante de ella, igual que un tránsito de Mercurio a través del Sol (consulta el capítulo 6). El planeta bloquea una pequeña parte de la luz de la estrella cuando pasa por delante. La fracción de luz de la estrella que falta durante el tránsito indica a los astrónomos el tamaño del planeta, comparado con la estrella (cuanto más grande sea el planeta, mayor es la reducción del brillo). El intervalo entre dos tránsitos es el tiempo que tarda el planeta en describir una órbita alrededor de la estrella: el “año” del planeta. El satélite Kepler y un satélite francés llamado CoRoT encuentran exoplanetas mediante el método del tránsito. Puedes encontrar algunos de estos descubrimientos y sus años en la tabla 14-1.
Un breve aumento en el brillo de la estrella, seguido (o precedido) muy de cerca por otro incremento fugaz: Algunos astrónomos utilizan telescopios que controlan miles de estrellas al mismo tiempo. Buscan fenómenos especiales cuando una de las estrellas brilla de forma notable y después se atenúa hasta su magnitud original durante un período que dura varias semanas. Durante ese tiempo, puede haber un segundo fenómeno de brillo que dure sólo unas horas o días. Estos fenómenos son consecuencia de la microlente gravitatoria (que explico en el capítulo 11). En este proceso, la gravedad de una estrella tenue en primer plano amplía la luz de la estrella más distante durante semanas, provocando que parezcan más brillantes. Cuando se produce un segundo brillo más breve, ese efecto adicional está provocado por la gravedad de un planeta cerca de la estrella en primer plano.
La masa del planeta aparece en unidades de la masa de la Tierra, MT, o de la masa de Júpiter, MJ. El tamaño se indica teniendo en cuenta los diámetros de la Tierra o de Júpiter, DT y DJ. “¿?” hace referencia a que la cantidad se desconoce. La duración del “año” de un planeta, es decir, el tiempo que se tarda en rodear una vez la estrella, se indica en unidades de día de la Tierra, o 24 horas.
La mayoría de los exoplanetas se encuentran mediante observaciones de movimientos de vaivén, tránsitos y microlentes. Además, existen otros dos métodos con los que se han identificado algunos exoplanetas poco habituales:
Imagen directa: En casos excepcionales, los astrónomos encuentran exoplanetas que no están perdidos en el brillo de sus estrellas. En fotos tomadas con telescopios, los planetas parecen puntos diminutos junto a las estrellas. Las fotos tomadas durante un período de tiempo concreto muestran si dicho punto se mueve a través del espacio con la estrella, lo que confirmaría que se trata de un compañero planetario y no de un objeto tenue del fondo. De media, estos planetas de “imagen directa” son más jóvenes, más grandes y más brillantes que la mayoría de los exoplanetas conocidos y también están más lejos de sus estrellas.
Medición de los pulsos de radio de un pulsar: Los radioastrónomos miden los tiempos de llegada de los pulsos de las ondas de radio de los púlsares, un tipo de estrella muerta que describo en el capítulo 11. Los pulsos llegan a intervalos de espacio precisos. Pero hay casos en los que durante un tiempo los pulsos llegan con adelanto, y con retraso durante el mismo período, y ese patrón se repite continuamente. Este patrón revela que el pulsar describe una pequeña órbita debido a la gravedad de un planeta. Cuando el pulsar está en el lado de la órbita más cercano a la Tierra, los pulsos llegan adelantados porque tienen que recorrer una distancia ligeramente más pequeña. Y cuando el pulsar está en el lado más alejado, los pulsos llegan retrasados porque deben recorrer una distancia mayor. La mayoría de los exoplanetas nacieron con sus estrellas, pero probablemente los planetas de los púlsares se formaron después de que sus estrellas murieran en explosiones de supernova.
Quizá los astrónomos no hayan encontrado todos los tipos de exoplanetas que existen porque algunos son demasiado pequeños o escasos para aparecer en las observaciones actuales. Por lo tanto, probablemente el conocimiento actual de los exoplanetas sea incompleto. Sin embargo, los astrónomos han identificado muchos tipos interesantes, la mayoría distintos a cualquiera de los planetas de nuestro Sistema Solar.
Los tipos principales de exoplanetas conocidos son:
Planeta de carbono: Mundo rocoso que tiene mucho más carbono y muchas menos rocas silicatadas y agua (si las tiene) que la Tierra. Su capa superficial quizá esté compuesta principalmente por grafito (como la mina de un lápiz); en el interior, el carbono forma una capa de diamante (por lo que también es un planeta de diamante). El interior de un planeta de carbono muy grande puede albergar BC8, un tipo de carbono que no tiene nombre común y que es más denso que el diamante.
Exo-Tierra (o Tierra): Planeta rocoso que tiene aproximadamente el mismo tamaño y masa que nuestra Tierra.
Supertierra: Exoplaneta más grande y masivo que una exo-Tierra, pero aproximadamente más pequeño que Neptuno. Los planetas supertierra tienen masas que van desde dos hasta diez veces la masa de la Tierra. Pueden ser planetas rocosos o gaseosos y de hielo, como Urano (consulta el capítulo 9), planetas de carbono o incluso planetas océano (se describe posteriormente en esta lista).
Planeta Ricitos de Oro: Exo-Tierra, o supertierra rocosa, con condiciones en su superficie aptas para que exista agua líquida. Debería situarse en la zona habitable, el rango de distancias desde su estrella dentro del cual el agua superficial ni está permanentemente congelada ni llega al punto de ebullición. Algunos exoplanetas rocosos con atmósferas densas pueden estar en la zona habitable, pero no son planetas Ricitos de Oro porque sus atmósferas atrapan tanto calor que la temperatura superficial está muy por encima del punto de ebullición del agua. (Esta descripción suena justo como la de Venus, que describo en el capítulo 6.)
Júpiter caliente (también reciben el nombre de planeta pegasiano): Planeta gigante gaseoso, como Júpiter (consulta el capítulo 8), que está muy cerca de su sol. Muchos de estos planetas calientes están más cerca de sus soles que Mercurio de nuestro Sol. Consulta la figura 14-4 para ver el trabajo que hizo un artista para explicar cómo es un exoplaneta Júpiter caliente.
Júpiter: Exoplaneta gigante gaseoso situado lo suficientemente lejos de su sol para estar frío, como nuestro Júpiter. Denomino a este tipo de exoplaneta “exoplaneta corriente”, a pesar de que, hasta la fecha, los astrónomos hayan encontrado muchos más júpiteres calientes que fríos.
Intruso intergaláctico: Exoplaneta que orbita alrededor de una estrella en nuestra galaxia que ha sido capturado de otra galaxia. (Como explico en el capítulo 12, la Galaxia Enana de Sagitario, por ejemplo, está siendo absorbida por la Vía Láctea. Poco a poco, sus estrellas se convierten en miembros de la Vía Láctea.)
Planeta vagabundo: Cuerpo de masa planetaria, situado en el espacio entre las estrellas, que no orbita alrededor de ninguna estrella. Algunos astrónomos se refieren a estos exoplanetas como “planetas flotantes”. Los vagabundos son una excepción a la definición de exoplaneta como cuerpo que orbita alrededor de una estrella. Se pueden haber formado alrededor de una estrella y, después, de algún modo, haber escapado de la órbita. O quizá nacieron de una forma que aún se desconoce.
Planeta Tatooine: Exoplaneta que orbita alrededor de una estrella binaria de manera que tiene dos soles. El nombre hace honor al planeta ficticio Tatooine, que tiene dos soles y un paisaje desértico, hogar de Luke Skywalker en La guerra de las galaxias.
Figura 14-4:
El concepto de un artista de un júpiter caliente que orbita alrededor de la estrella 51 Pegasi
Venus de marea: Exo-Tierra que, a pesar de que pueda ubicarse en la zona habitable, está (como Venus) demasiado caliente para tener agua líquida. Nuestro Venus está caliente porque atrapa la energía solar en una atmósfera densa. Sin embargo, un Venus de marea se calienta mediante las intensas fuerzas de marea ejercidas por su sol, que causa fricción en su interior rocoso.
Planeta océano (también denominado mundo acuático): Supertierra formada principalmente por agua. Compárala con nuestra Tierra, compuesta por roca y hierro, con océanos en la superficie. Un planeta océano puede estar formado por la mitad o más de agua, sin sitio para atracar el barco. Al Kevin Costner de Water World no le gustaría.
Planeta retrógrado: Exoplaneta que orbita alrededor de su sol en dirección opuesta a la de su estrella. En el Sistema Solar, los ocho planetas (y Plutón, también) siguen órbitas prógradas. Es decir, orbitan de la misma forma en la que gira nuestro sol: en sentido contrario a las agujas del reloj, como se ve desde un punto imaginario muy por encima del polo norte del Sol. Un planeta retrógrado es como el famoso aviador apodado Wrongway Corrigan, que voló desde Nueva York hasta Irlanda en 1938 cuando se suponía que se dirigía a Long Beach (California).
En la tabla 14-1 te ofrezco una lista de ejemplos típicos de la mayoría de los tipos de exoplaneta. No incluyo venus de marea porque los científicos todavía no han encontrado un caso definitivo (hay algunos casos posibles en estudio). Tampoco incluyo intrusos intergalácticos porque, a pesar de que se hayan descubierto algunos, todavía se desconocen muchas de sus características esenciales.
Muchos de los exoplanetas conocidos forman parte de sistemas más grandes, con dos o más planetas que orbitan alrededor de la misma estrella, como los ocho planetas de nuestro Sol. Al cierre de esta edición, existen 128 sistemas planetarios exosolares conocidos.
Puedes ver el satélite Kepler y sus descubrimientos en la web de la NASA, http://kepler.nasa.gov. Observa el estado y los descubrimientos de la misión espacial de búsqueda de exoplanetas de Francia, CoRoT, en http://smsc.cnes.fr/COROT.
Si tienes iPhone o iPad, puedes utilizar la aplicación gratuita Kepler Explorer desarrollada por la Universidad de California (Santa Cruz). Dicha aplicación enumera los exoplanetas descubiertos por Kepler, te muestra cómo orbitan alrededor de las estrellas huésped, y te permite seleccionar exoplanetas para realizar un estudio más profundo en tu dispositivo móvil. Basta con descargar el Kepler Explorer de la App Store de iTunes.
Puedes ayudar a la investigación científica sobre los exoplanetas uniéndote al proyecto Planet Hunters, mantenido por la Universidad de Yale y Zooniverse en la web www.planethunters.org. Los participantes tienen un papel activo en la investigación de los datos del satélite Kepler.
La astrobiología es la ciencia que estudia la posibilidad de que haya vida en el espacio. Como mínimo debe de ser probable que haya vida en algunos exoplanetas ya que, si la galaxia tiene 100 mil millones de exoplanetas, por lo menos en algunos deberían darse las condiciones adecuadas para que la vida surja y florezca. Por desgracia, los científicos sólo han descubierto una diminuta fracción de los 100 mil millones de planetas que creen que existen, y todos están muy lejos. No podemos conseguir un primer plano de un exoplaneta con un gran telescopio y observar a grandes manadas de dinosaurios migratorios.
Actualmente, las dos formas más fructíferas de examinar la posibilidad de vida extraterrestre son las siguientes:
Estudiar extremófilos, es decir, formas de vida que existen en condiciones medioambientales extremas en la Tierra, condiciones letales para la mayoría de los tipos de vida.
Buscar signos de vida, actual o pasada, en cuerpos cercanos del Sistema Solar con sondas espaciales y telescopios.
En los siguientes apartados describo cómo los investigadores utilizan ambos métodos.
La mayoría de los extremófilos son microorganismos, como bacterias, a pesar de que en la Antártida muchas especies de plantas sobreviven a temperaturas por debajo de los –40 °C. Si te gusta el frío extremo, eres un criófilo. Algunas bacterias florecen en agua tan caliente que escaldaría y provocaría la muerte a cualquier otro ser vivo. Estos hipertermófilos viven a 125 °C en fuentes termales del Parque Nacional de Yellowstone y a temperaturas igual de elevadas en profundos conductos oceánicos. Esta temperatura está por encima del punto de ebullición normal, 100 °C, pero el agua no hierve cuando está bajo una presión elevada, a una gran profundidad bajo la superficie del océano. Los hipertermófilos que conocemos no sobrevivirían en Venus, donde la temperatura superficial es de 465 °C. (Consulta el capítulo 6.) Pero probablemente exista algún exoplaneta moderadamente cálido en algún sitio que sea perfecto para esos organismos.
Si te gusta la jardinería, puedes comprobar el pH de tu tierra para asegurarte de que no es demasiado alcalina o ácida para las plantas que quieres plantar. Si es demasiado alcalina (o ácida) puede ser fatal para la mayoría de las plantas. Sin embargo, a algunos extremófilos les encantan las condiciones ultraalcalinas (alcalófilos) o nadar en aguas ácidas (acidófilos). Deja caer un pez en el mar Muerto y morirá (de ahí su nombre). En cambio, para algunas bacterias (halófilas), ese mar salado en realidad resulta un dulce hogar. Algunas bacterias viven en diminutos poros de roca sólida a más de 4 kilómetros bajo tierra. Estos extremófilos no consiguen energía del Sol, sino que extraen energía química de su entorno. Y los barófilos prosperan en las profundidades oceánicas, donde la presión del agua que la cubre es mil veces la presión atmosférica a nivel del mar. Los científicos incluso han descubierto bacterias que viven en las nubes por encima de tu cabeza, y no cuento las que se levantan desde el suelo por el viento.
Lo que nos indican los extremófilos es que la vida es oportunista. Encontrará formas de sobrevivir (y quizá de aparecer, en primer lugar) en condiciones en las que nosotros no podemos existir. Lo que puede suceder en la Tierra también puede pasar en los exoplanetas. Y eso sólo suponiendo que la vida en otros planetas sea como la vida tal y como la conocemos. Si la otra vida es completamente distinta a la que conocemos (por ejemplo, la vida no se basa en el carbono como la vida en la Tierra, sino en otro elemento), todo puede suceder, y muchos ambientes que existen en otros mundos podrían estar habitados.
Obtener pruebas fiables de la vida fuera de la Tierra será difícil. Pero si no lo intentamos, nunca lo sabremos. Los astrónomos han considerado que los siguientes puntos son los mejores lugares en los que buscar vida en el Sistema Solar (fuera de la Tierra):
Marte.
Europa, la luna de Júpiter.
Las lunas de Saturno, Titán y Encélado.
La búsqueda continua de marcianos
Tal y como describo en el capítulo 6, los científicos examinaron y debatieron la afirmación de que existen fósiles microscópicos en una roca de Marte. Los astrónomos que estudian Marte con telescopios desde la Tierra consiguen resultados contradictorios sobre si a veces aparece gas metano en Marte. Una fuente de metano podrían ser las bacterias (algunas especies de la Tierra producen metano y otras se lo comen). Sin embargo, aunque exista metano en Marte, puede que proceda de un proceso geológico, igual que algunos gases en la Tierra proceden de los volcanes. Las sondas espaciales de la NASA trazaron un mapa de accidentes geográficos de Marte que parecían los restos de antiguos lechos marinos y canales de inundación. Los exploradores robóticos en Marte han encontrado rocas y minerales que se podrían haber formado cuando se secaron las masas de agua. Donde hubo agua en Marte, pudo haber habido vida. Algunos científicos creen que algunas partes de Marte tienen permafrost. Bajo la capa de permafrost, donde el subsuelo está más caliente, podría haber agua líquida. Quizá ahora haya microbios en Marte viviendo por debajo del alcance de los vehículos de exploración. Las mentes inquisitivas quieren más información.
Una nueva misión de la NASA para estudiar Marte, Mars Science Laboratory (Laboratorio Científico de Marte), llegó al planeta rojo en agosto de 2012. Lleva un vehículo explorador llamado Curiosity, cuyo propósito principal es verificar si las condiciones pasadas de Marte podrían haber albergado vida microbiana (o si las condiciones actuales son adecuadas para ello). Puedes seguir su progreso a través del espacio y en Marte en http://marsprogram.jpl.nasa.gov/msl.
Europa, apenas te conocemos
Europa es una luna rocosa de Júpiter con una capa de hielo en la superficie (consulta el capítulo 8). El agua líquida (probablemente salada) cubre toda la luna bajo el hielo. Los científicos creen que el océano podría albergar vida microscópica. Sin embargo, el hielo tiene un grosor de como mínimo 1,5 o 2 kilómetros, y posiblemente mucho más. Quizá aún no tengamos la suficiente capacidad de ingeniería para perforar el océano de Europa, aunque la NASA o alguna otra agencia espacial tuviera el dinero necesario para intentarlo. Algunos expertos en Europa sospechan que hay movimientos esporádicos en el hielo y el océano. De ser así, parte del agua llegaría a la superficie, donde se congelaría y permanecería. Si es cierto, estos cambios pueden llevar indicios de vida oceánica a la superficie, donde una sonda que aterrizase podría encontrarlos.
Titán: quizá una Tierra primigenia
Titán, la luna más grande de Saturno, es más grande que nuestra Luna y tiene una atmósfera densa, lo que hace que sea más parecida a un planeta que cualquier otra luna (consulta el capítulo 8). También tiene grandes lagos de hidrocarburos líquidos, los únicos líquidos presentes en la superficie de cualquier objeto del Sistema Solar aparte de la Tierra. Los astrónomos piensan que Titán puede parecerse a la Tierra en sus etapas más tempranas, antes de que el oxígeno se convirtiera en una parte importante de la atmósfera. Por eso, si surgió la vida en la Tierra, también podría aparecer en Titán. Titán está más frío que lo que nunca ha estado la Tierra, pero tiene un océano de agua subterráneo. (Si buscas más información sobre Titán, consulta el capítulo 8.)
La pluma de Encélado
Encélado es una luna de hielo de Saturno que tiene una masa de agua debajo del hielo, como mínimo cerca del polo sur. Cantidades de agua que se congelan inmediatamente y forman diminutas partículas de hielo surgen de la región polar hacia el espacio. A diferencia de Europa, donde el océano está a una gran profundidad bajo una gruesa capa de hielo, el agua de Encélado está cerca de la superficie. Gracias a eso, puede que para los científicos sea más fácil recoger muestras y buscar pruebas de la existencia de vida.
Los científicos contemplan lunas para detectar vida extraterrestre
El hecho de que lunas como Europa, Titán y Encélado pudieran ser capaces de albergar vida tiene una importante implicación para la astrobiología: cuando los astrónomos piensan en vida en los exoplanetas, deben considerar también sus lunas. Los astrónomos están empezando a buscar exolunas porque, donde hay exoplanetas, también debería haber lunas. Si un planeta está en una zona habitable, pero no puede albergar vida (por ejemplo, porque su atmósfera atrapa demasiado calor), quizá tenga una luna adecuada para que haya vida.
Seth Shostak, doctor y astrónomo sénior del SETI Institute de Mountain View (California), escribió este capítulo en ediciones anteriores de Astronomía para Dummies. El autor del libro, Stephen P. Maran, revisó el apartado sobre la búsqueda de inteligencia extraterrestre y escribió sobre los exoplanetas para esta edición.