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Los 7 planetas «terrestres» descubiertos gracias a la cerveza belga

Autor
Categoría
Astronomía
Fecha de Publicación
2017/02/27
Temas
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¡El número 4 te sorprenderá!

El miércoles 22 de febrero de 2017, en una conferencia de prensa, la NASA hizo un anuncio que copó las notas de ciencia: gracias al esfuerzo conjunto de diversas organizaciones (la ESO, la NASA y el Isaac Newton Group of Telescopes, entre otras), se confirmó la presencia de 7 planetas de tamaño terrestre orbitando una estrella enana roja ultrafría a 39 años luz de distancia, conocida como Trappist-1. De esos 7 planetas, al menos 3 están en la zona habitable.

¿Enana roja? ¿Ultrafría?

Sí, hay muchos tipos de estrellas, desde las hipergigantes (al lado de las cuales nuestro Sol parecería una hormiga junto a una ballena azul), hasta las enanas marrón (aunque éstas son más bien «estrellas fallidas»), que pueden ser incluso más pequeñas que nuestro Júpiter. El color de cada estrella tiene relación con su temperatura (mientras más roja, más fría) y sus líneas espectrales (las líneas de color que se producen al pasar su luz por un prisma) indican los elementos químicos que las componen.
Nuestro Sol y la estrella Trappist-1 a escala. De ser más chica, podría comprarla en La Estrellería para ponerla en el living de su casa. Créditos: ESO
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Trappist-1 es ultrafría porque se encuentra en el límite inferior de las enanas rojas: es levemente más grande en diámetro que Júpiter, tiene un 8% de la masa del Sol, y si hubiese tenido un poco menos de masa no habría podido iniciar las reacciones de fusión nuclear que la hacen brillar. O sea, habría sido una enana marrón.
Pero las enanas rojas tienen dos características que las hacen muy especiales: 1) son por lejos las estrellas más abundantes del universo (se estima que deben ser el 75% de todas las estrellas), aunque su baja luminosidad las hace invisibles si no se usan telescopios; y 2) consumen su energía de forma tan lenta, que cuando todas las estrellas visibles a simple vista hoy hayan muerto (incluyendo nuestro Sol), las enanas rojas estarán apenas en la flor de su vida.

¿Zona habitable?

Pero, por supuesto, no basta con tener una estrella y algunos planetas orbitando a su alrededor para tener un lugar donde enviar un osado grupo de astronautas a estudiar la flora y fauna local.
La vida que conocemos sólo puede desarrollarse en entornos con agua líquida. Aunque el agua es muy abundante en el universo, para encontrarla en estado líquido en la superficie de un cuerpo éste debe estar lo suficientemente cerca de una estrella para que no se congele, pero no tan cerca como para que se evapore. Esa zona «mágica» es conocida como «zona habitable» (en inglés también se le conoce como Goldilock zone, por Ricitos de Oro, haciendo referencia a que la niña del cuento buscaba la cama más confortable para ella).
En nuestro sistema solar, la Tierra se encuentra precisamente en la zona habitable (excepto TALCA), afortunadamente para nosotros, pero ningún otro planeta lo está: Marte está demasiado lejos y Venus demasiado cerca (aunque el concepto de qué tan grande es la zona habitable es un debate constante en la astronomía y se especula que además dependería mucho de las características del planeta y su entorno).
Pues bien, el hecho de que Trappist-1 no tenga sólo un «planeta terrestre» en su zona habitable, sino 3, no sólo es un hecho inédito en la astronomía, sino que también abre numerosas posibilidades en la búsqueda de vida extraterrestre. No porque vayamos a encontrar vida en Trappist-1 (de hecho, se ha postulado varias veces que las enanas rojas podrían ser muy hostiles a la vida que conocemos), sino porque esto demostraría que no es raro encontrar planetas en la zona habitable de su estrella y que no es descabellado pensar en varios de ellos a la vez. O sea, las condiciones para la aparición de la vida en el universo no serían tan raras como se pensaba a principios de los años 1990, cuando aún ni siquiera se había descubierto un exoplaneta.

¡Yo me tomé una cerveza que se llamaba igualito a esa estrella!

Ahora, ¿de dónde viene ese nombre tan raro para una estrella? Pues del observatorio que la descubrió en primer lugar.
El observatorio TRAPPIST es un telescopio óptico robótico ubicado en el cerro La Silla, parte del equipamento desplegado en Chile por ESO (European Southern Observatory), y es operado desde Bélgica. TRAPPIST, aparte de ser un una tremenda sigla (Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope: en español, Pequeño Telescopio para Planetas y Planetesimales en Tránsito) es el nombre de una orden monacal belga, que le da el nombre a un tipo de cerveza muy popular (y muy recomendada por nuestro equipo de especialistas).
Para hacer este post, tuvimos que estudiar a fondo TRAPPIST. No sé si es el Trappist correcto, pero le pusimos empeño.
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Como habrán adivinado por su nombre, este telescopio está ajustado y preparado para seguir y analizar estrellas para la detección de tránsitos.
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«A este planeta enano rocoso que viene acá le paso un parte, fijo»
Sí, tránsito. Para el caso de estrellas y planetas, le llamaremos tránsito al paso de un planeta frente a su estrella, que es el método más efectivo a la fecha para la detección de exoplanetas. Y aquí viene lo interesante: si quiero ser capaz de ver tránsitos (es decir, detectar una leve atenuación en el brillo de una estrella al pasar un planeta por delante) debería ser más simple buscar en estrellas pequeñas donde el tránsito de un planeta cubra una porción interesante de su brillo. Esto favorece la detección de planetas grandes (porque eclipsan más luz) y que orbiten cerca de su estrella (porque pasarán con mayor frecuencia frente a ella durante el tiempo que estemos observando el astro). Aunque, con un poco de paciencia, podemos detectar planetas pequeños (de tamaño similar a la Tierra) y que tengan un periodo de traslación mayor.
Diagrama con los cambios de luminosidad de la estrella Trappist-1 medidos desde telescopios terrestres (los puntos verdes son datos obtenidos desde la Tierra) y el telescopio espacial Spitzer (con sus puntos en negro). Cuando los puntos bajan en forma notoria y significativa, estamos en presencia de un tránsito planetario. Crédito: ESO/M. Gillon et al.
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Así llegamos a Trappist-1, el sistema estelar llamado así dado que fue el primer sistema estudiado por TRAPPIST que resultó contener planetas detectables. Y, oh sorpresa, no sólo se encontró un planeta, se encontraron 3, observando las fluctuaciones periódicas de brillo de la estrella se vieron patrones de disminución de brillo consistentes con periodos orbitales (traslación alrededor de la estrella) de 3 planetas (1,5, 2,4 y 4,0 días terrestres).
A cada planeta se le da un nombre provisional dependiendo del orden de descubrimiento. Es por ello que se les llamó Trappist-1b, Trappist-1c y Trappist-1d.
Hacer seguimiento de exoplanetas desde la Tierra no es trivial, ya que nuestro planeta tiene la mala costumbre de rotar, generando días y noches. Y (según me han contado), sólo es posible observar estrellas fuera de nuestro sistema solar de noche. Pero, teniendo datos tan interesantes, ¿por qué no pedir ayuda a la NASA, a ver si nos presta alguno de sus telescopios espaciales? El Hubble y el Spitzer pueden observar en forma ininterrumpida y no sufren molestias por parte de la cargante atmósfera terrestre que distorsiona las imágenes y mediciones (y, como efecto secundario, permite que exista aire para respirar). Y lo hicieron: la NASA se sumó a la investigación y puso a funcionar al telescopio espacial Spitzer apuntando durante casi 20 días hacia la estrella.

¿Y qué dijo el otro?

Spitzer no sólo confirmó la existencia de los 3 planetas identificados desde el cerro La Silla, sino que además captó curvas de brillo para 4 planetas adicionales: Trappist-1e, Trappist-1f, Trappist-1g y Trappist-1h (con periodos orbitales de 6,0, 9,2, 12,3 y 20 días respectivamente).
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Acá la comparación de tamaños de los planetas del sistema Trappist-1 (los colores y características son puro invento del artista, que claramente también celebró en forma anticipada con cerveza belga). Créditos: NASA/R. Hurt/T. Pyle
Sabiendo su diámetro (gracias al porcentaje de su estrella que cubren con su paso) y su periodo orbital se puede deducir su distancia de la estrella. La masa de un planeta habitualmente no se puede deducir con el sistema de tránsito. Sin embargo, como este sistema es múltiple y compacto, se pudo aplicar otra técnica (llamada Transit Timing Variations) que nos reveló la masa de sus planetas.

¡Todos juntos!

Ahora, es importante destacar que estos planetas no están tan alejados de Trappist-1 como nuestros vecinos lo están del Sol.
Para que nos hagamos una idea: esta estrella, que es levemente más grande que Júpiter, tiene a todos sus planetas (conocidos) en una órbita más cercana que la de Mercurio alrededor del Sol. Y no sólo eso: están tan cerca unos de otros, que parados en uno de ellos, podríamos ver incluso los accidentes geográficos del siguiente (que es, por ejemplo, lo que podemos hacer cuando observamos la Luna en el cielo).
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Diagrama del tamaño relativo de las órbitas de los 7 planetas orbitando Trappist-1. El área gris muestra la «zona habitable» donde podría existir agua líquida. La zona dentro del cuadrado con numeritos indica la zona en que no hay ceveza belga y, por lo tanto, no se harán misiones tripuladas a ese destino. La distancia está medida en AU (Astronómical Units) que es la distancia media entre la Tierra y el Sol. Crédito: ESO/M. Gillon et al.

¿Y por qué mirarlos? ¿Vive alguien por allá?

Como decíamos antes, no es evidente que la vida que conocemos pueda desarrollarse en una enana roja. Además, estar en la zona habitable de una estrella no garantiza que haya agua líquida: por ejemplo, si el planeta no tiene atmósfera (o tiene una muy tenue), el agua se habrá evaporado y escapado al espacio hace muchísimo tiempo. Además, hay muchos procesos geológicos y cósmicos que pueden convertir un planeta potencialmente habitable en una roca estéril.
Incluso superando esos escollos, 39 años luz es mucha distancia. La sonda New Horizons viaja a la no despreciable velocidad de 84 mil km/h: si se dirigiera a Próxima Centauri —que es la estrella más cercana al Sol y se encuentra a 4,4 años luz—, tardaría 54.400 años en llegar. Incluso si pudiéramos crear una nave cien veces más rápida, sería demasiado tiempo para una misión de exploración. Ni pensar entonces en que podríamos enviar una sonda a Trappist-1 (que está casi diez veces más lejos que Próxima Centauri) con la tecnología que poseemos o que se encuentra en desarrollo.
Pero lo que sí podemos hacer es observar: analizar la eventual atmósfera de los exoplanetas descubiertos, tratar de detectar biomarcadores (¿hay trazas de oxígeno? ¿Metano? ¿Vapor de agua?) y usar esta información para determinar si las condiciones que hicieron posible la vida en la Tierra son comunes en el universo.
O sea, cerrar el cerco sobre una de las preguntas fundamentales de la humanidad: ¿estamos solos en el universo?
Cada vez esto parece menos probable.

¿Y quiénes fueron los ídolos que cacharon esta tracalá de planetas?

El descubrimiento, a diferencia de lo que nos han hecho creer algunos medios de comunicación, no es exclusivo de la NASA. De hecho, tanto la estrella Trappist-1 como 3 de sus planetas fueron descubiertos por la European Southern Observatory (ESO) el 2016. Las observaciones que confirmaron todos estos planetas se realizaron en 8 telescopios terrestres más dos espaciales, financiados por diversas organizaciones científicas. Además de los mencionados previamente, están el observatorio Ukirt (ubicado en Hawaii), el Liverpool Telescope y el William Herschel Telescope (ambos ubicados en las Islas Canarias) y el South African Astronomical Observatory (en Sudáfrica), además de otros observatorios de la ESO.
¿Por qué ser tan específicos —pensará usted— si lo que importa es el descubrimiento?
Porque siempre conviene recordar que la ciencia es un trabajo colectivo. No sólo es desagradable que una sola institución se lleve el crédito por el trabajo de varias: también es necesario justificar el financiamiento de la ciencia.
Recordemos que el dinero para pagar estos equipos y al personal que trabaja con ellos proviene principalmente de las arcas públicas. Si una institución que investiga astronomía forma parte de un gran descubrimiento como este pero no recibe el crédito que corresponde, se arriesga a recibir menos presupuesto fiscal, ya que sus logros no son «visibles» para la población.
Por ello, si usted aprecia la ciencia y desea que ésta siga realizando grandes descubrimientos que nos hacen comprender nuestro lugar en el universo (y nos dan material para hacer películas y novelas de ciencia ficción), dígalo bien. Este no fue un descubrimiento de la NASA: fue un descubrimiento de muchas personas, mujeres y hombres de distintas nacionalidades e instituciones, que cooperaron para hacer una pequeña contribución a la humanidad.

Referencias

NASA. NASA Telescope Reveals Largest Batch of Earth-Size, Habitable-Zone Planets Around Single Star [Internet]. Exoplanets. 2017. Disponible en: https://www.nasa.gov/press-release/nasa-telescope-reveals-largest-batch-of-earth-size-habitable-zone-planets-around
Witze A. Seven-planet system discovered in Earth’s backyard Seven Earth-sized exoplanets discovered circling nearby star. Nature [Internet]. 21 de febrero de 2017 [citado 22 de febrero de 2017]; Disponible en: http://www.nature.com/doifinder/10.1038/nature.2017.21512
Gillon M, Triaud AHMJ, Demory B-O, Jehin E, Agol E, Deck KM, et al. Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1. Nature. 22 de febrero de 2017;542(7642):456–60. Disponible en: http://www.nature.com/nature/journal/v542/n7642/full/nature21360.html
European Southern Observatory. La enana ultrafría y los siete planetas [Internet]. Comunicado Científico. 2017. Disponible en: http://www.eso.org/public/chile/news/eso1706/
European Southern Observatory. ESOcast 96: Ultracool Dwarf and the Seven Planets [Internet]. 2017. Disponible en: https://www.youtube.com/watch?v=QSFcQFoHXiU&feature=youtu.be
Daniel Marín. TRAPPIST-1, un sistema estelar en miniatura con varios planetas potencialmente habitables [Internet]. Eureka. 2017. Disponible en: http://danielmarin.naukas.com/2017/02/22/trappist-1-un-sistema-estelar-en-miniatura-con-varios-planetas-potencialmente-habitables/
Jennifer Chu. 3Q: Julien de Wit on the discovery of seven temperate, nearby worlds [Internet]. MIT News. 2017. Disponible en: http://news.mit.edu/2017/3q-julien-de-wit-seven-temperate-nearby-worlds-0222