Todo lo relacionado a exoplanetas

1. 2011
¿Existen planetas
similares a la Tierra?
Planetas con características similares a la
Tierra
Victor Isaac Hernández Sánchez
Hewlett-Packard Company
01/01/2011

2. Prefacio del autor
Y
o he creado este periódico con el fin de que las personas interesada en estos temas
del espacio exterior y que estén en busca de respuestas para creer que existen
planetas similares a la Tierra que no estén muy lejos de nuestra galaxia.
II

3. ¿Existen planetas similares
a la Tierra?
Contenido
Prefacio del autor ............................................................................................................................... III
Orígenes de las creencias sobre planetas con características similares a la Tierra. .......................... IV
Características de los Exoplanetas ...................................................................................................... V
¿Cómo se detecta un exoplaneta? .................................................................................................... VII
Gliese 581G ¿un planeta habitable? ............................................................................................... XVII
¿Cuántos exoplanetas han sido descubiertos? .............................................................................. XVIII
Vista previa de exoplanetas ............................................................................................................. XIX
Comentario........................................................................................................................................ XX
III

4. Orígenes de las creencias sobre
planetas con características similares a
la Tierra.
E n 1995 Michel Mayor y Didier Queloz
descubrieron mediante métodos de
detección indirectos el primer planeta
extrasolar orbitando una estrella en la
secuencia principal. Desde entonces se han
sucedido en ritmo creciente los
descubrimientos de nuevos planetas.
El telescopio espacial Kepler de la NASA
encontró cinco sistemas solares y 706 nuevos
planetas, 140 de los cuales son parecidos por
volumen y otra serie de características físicas a la Tierra.
IV

5. Características de los Exoplanetas
Hasta ahora ha constituido una sorpresa estimulante que todos los exoplanetas
descubiertos se encuentren muy próximos a su estrella respectiva.
C
asi todos los exoplanetas de cuya existencia se tiene firme constancia han sido
descubiertos por el método de las velocidades radiales.
O
rbitan espectral G, F y K. Las la masa del Sol de la
alrededor de masas de la mayoría de estrella OGLE-TR-132.
estrellas estas estrellas son Están situadas a
normales de la parecidas a la del Sol, una distancia de la
secuencia principal que variando entre 0,7 veces Tierra entre 40 y 300
están consumiendo para la estrella HD años luz
hidrógeno, de tipo 160691 hasta 1,35 veces
L as masas mínimas de
los exoplanetas
tienen su cota inferior en
masa de Júpiter, por
tanto algo menor que
Urano que posee una
Júpiter.Esto corresponde
a una 13 veces la masa
el exoplaneta HD masa de 0,046 veces la
de la Tierra. Son
160691 d. Su masa masa de
los exoplanetas poco
mínima es 0,042 veces la
masivos.
L
a cota superior de definición de planeta, considerados enanas
masas mínimas unas 13 veces la masa de marron
corresponde al Júpiter. Los cuerpos que
límite permitido por la superan este valor son
V

6. MÁS DATOS
Sin embargo, la búsqueda de exoplanetas con estas características
no ha sido fructífera, ya que la mayoría de los planetas encontrados
son gigantes gaseosos, como Júpiter, y además con órbitas muy
cercanas a su estrella (son más fáciles de detectar).
Los científicos cada vez están más empeñados en encontrar un
exoplaneta habitable, y para ello hace poco lanzaron al espacio
el Telescopio Espacial Kepler, que pasará los próximos tres años (y
seguramente más) buscando este tipo de planetas estudiando la
variación de brillo en sus estrellas, para detectar qué planetas
estarían en la zona habitable (distancia a la cual podría darse las
condiciones de temperatura y presión para que el agua pudiera ser
líquida).
VI

7. Una zona habitable
La zona habitable de una estrella a menudo es conocida como la “zona Ricitos de Oro”,
dado que la energía recibida por un planeta en esta zona es justo la necesaria para que
medre la vida en un planeta como la Tierra (es decir, no está demasiado caliente, ni
demasiado frío, sino justo en su punto). De hecho, en un reciente artículo de Paul Gilster
en Centauri Dreams, se examinan las posibilidades de exoplanetas similares a la Tierra
orbitando pequeñas enanas rojas. Las enanas rojas fueron descartadas anteriormente
como posibles padres de exoplanetas habitables en su órbita (dado que la cantidad de
material proto-planetario sería bajo, reduciendo la probabilidad de formar grandes mundos
similares a la Tierra), pero parecería que puede haber una posibilidad de que se formasen
un puñado de planetas se masa de la Tierra. Las enanas rojas forman el 70% de todas las
estrellas observadas, por lo que cualquier posibilidad de que haya exoplanetas de masa
de la Tierra orbitando enanas rojas es una posibilidad que merece la pena estudiar.
Las
enanas rojas tienen
VII

8. diminutas zonas habitables
L
os investigadores buscaron zonas habitables alrededor de enanas
rojas, las cuales pueden ser entre un 50-90% por ciento más
pequeñas que nuestro Sol y mucho más frías. Conforman el 70%
de las estrellas de la Vía Láctea, pero son más difíciles de encontrar
dado que tienen menos peso.
Se sorprendieron al aprender que estas estrellas enanas rojas tenían
diminutas zonas habitables. Cuando sumaron las zonas habitables de 44
estrellas enanas rojas cerca del Sol, encontraron que no llegaban a
igualar la zona
habitable de una
única estrella
como nuestro Sol.
Por tanto, incluso
aunque estas
enanas rojas son
comunes, no son
grandes
candidatas para
la vida. Los
planetas del tipo
de la Tierra
necesitarían estar
perfectamente
posicionados en
sus diminutas
zonas habitables para ser buenos candidatos para la vida.
VIII

9. Las enanas blancas
L
as súper Tierras o enanas blancas tienen masas que oscilan entre
la de la Tierra y la de Neptuno pero tienen composiciones
desconocidas. De las 300 estrellas más cercanas al Sol, al menos
230 son enanas rojas, con masas menores de la mitad de nuestro Sol,
dice Boss. Debido a que las estrellas cercanas son los lugares más
fáciles de mirar en busca de otros planetas similares a la Tierra, es
importante intentar predecir qué tipos de sistemas planetarios podrían
tener, y eso significa intentar entender cómo pueden formarse sus
planetas.
Recientemente, se presentaron pruebas del que quizá sea el planeta de
menor masa encontrado en órbita alrededor de una estrella de la
secuencia principal como el Sol. Fue encontrado por un consorcio
internacional de astrónomos por medio de un evento de micro lente, en
el que una estrella en primer plano amplifica la luz de una estrella
mucho más distante curvando la luz de la estrella del fondo en nuestra
dirección, un efecto anticipado por Einstein. Además, observaron un
brillo secundario también, consistente con la presencia de un planeta de
aproximadamente 5,5 veces la masa de la Tierra orbitando la estrella de
primer plano a una distancia similar al cinturón de asteroides de nuestro
sistema solar. Mientras que la identidad de la estrella en primer plano es
desconocida, es muy probablemente una estrella enana roja (enana M).
Las pruebas mediante micro lente de un planeta de 13 veces la masa de
la Tierra alrededor de otra enana roja fueron presentadas con
posterioridad.
IX

10. Las enanas rojas
Las enanas rojas son estrellas de muy baja masa, inferior al 40% de la masa del Sol.1 Su
temperatura interior es relativamente baja y la energía se genera a un ritmo lento por
la fusión nuclear de hidrógeno en helio a través de la cadena protón-protón (pp). Por
consiguiente, estas estrellas emiten poca luz, con una luminosidad que en algunos casos
apenas alcanza 1/10.000 de la luminosidad solar. Incluso la enana roja más grande tiene
sólo un 10% de la luminosidad del Sol.2
En general, en las enanas rojas el transporte de energía desde el interior a la superficie
tiene lugar por convección.
Esto ocurre porque la
radiación es muy
difícil debido a
la opacidad del
interior, que tiene una
densidad relativamente alta
comparada con la
temperatura y es
más difícil para
los fotones viajar
hacia la superficie, de
modo que la convección
resulta ser un proceso más
eficiente para la
transmisión de la
energía.3
Al ser las enanas rojas totalmente convectivas, el helio no se acumula en el núcleo y, en
comparación con estrellas más grandes, como el Sol, pueden quemar una proporción más
grande de su hidrógeno antes de abandonar la secuencia principal. El resultado es que la
vida estimada de las enanas rojas supera la edad estimada del Universo, posiblemente de
200.000 millones a varios billones de años, por lo que las estrellas con menos de 0,8
masas solares no han tenido tiempo de dejar la secuencia principal. Las enanas rojas de
menor masa tienen vidas aún más largas, lo que implica que su evolución ha de estudiarse
mediante modelos matemáticos al no disponer de suficientes datos por observación.
Tales modelos sugieren que la masa mínima de las estrellas que pueden convertirse
en gigantes rojas es de 0,25 masas solares; las de masa inferior aumentan su
X

11. temperatura superficial -y por tanto su luminosidad- sin aumentar su tamaño,
convirtiéndose en enanas azules, y de ahí finalmente en enanas blancas. Este proceso es
muy lento y tanto más cuanto menor sea la masa de la estrella, estimándose que, por
ejemplo, una de 0,25 masas solares permanece un billón de años en la secuencia
principal, y las menores existentes en la actualidad, de 0,08 masas solares, 12 billones de
años.
Aunque la mayor parte de los planetas extrasolares descubiertos orbitan alrededor
de enanas amarillas similares al Sol, se conocen sistemas planetarios alrededor de
enanas rojas. Al ser tan tenues en el espectro visible, las enanas rojas son objetivos
difíciles para obtener velocidades Doppler precisas; por ello suponen sólo el 5% de los
objetivos actuales en la búsqueda de planetas. Se especula que pueden albergar menos
planetas que las estrellas de tipo G o que estos pueden ser menos masivos, como
consecuencia del menor tamaño de sus discos protoplanetarios. Sin embargo, debido a
su pequeña masa y baja temperatura superficial, esta clase de estrellas constituyen los
objetivos más prometedores a la hora de buscar planetas terrestres potencialmente
habitables. Al ser las estrellas menos masivas, experimentan las mayores aceleraciones
como respuesta a la presencia de un planeta orbitando en torno a ellas.
XI

12. Kepler en busca de exoplanetas
Kepler es el nombre de un satélite artificial que orbita alrededor del sol buscando planetas
extrasolares, especialmente aquellos de tamaño similar a la Tierra, llevando a cabo lo que
se conoce como misión Kepler. Fue lanzado por la NASA desde Cabo Cañaveral en la
madrugada del 6 de marzo de 2009, en un cohete modelo Delta II.
El nombre de este satélite es un epónimo en dedicatoria al astrónomo y
matemático Johannes Kepler (1571-1630), descubridor de las tres leyes de Kepler que
describen las características de las órbitas planetarias. Los descubrimientos de Kepler sólo
pudieron ser posibles gracias a la exhaustiva labor de recopilación de datos de Tycho
Brahe (1546-1601), labor que pretende emular de forma automática el satélite.
Se espera que a la finalización de su misión, prevista para finales de 2012, este satélite
permita descubrir varios planetas de tamaño similar a la Tierra orbitando su estrella a una
distancia comparable a la de nuestro planeta. Antes de esta fecha, la sonda podrá
identificar planetas más grandes o que orbiten más cerca de su estrella.
El primer éxito de la sonda espacial Kepler consistió en obtener detalles sobre la
atmósfera de un Júpiter caliente ( un planeta gaseoso como Júpiter pero más cercano al
sol, y por tanto más caliente). Se trata del planeta HAT-P-7b, que orbita alrededor de la
estrella HAT-P-7, en la constelación de Cisne, a 1000 años luz de distancia, y que tiene una
temperatura de aproximadamente 2.377º centígrados. El planeta HAT-P-7b ya se conocía
antes de que el telescopio Kepler dirigiera su atención hacia él, sin embargo, las
mediciones efectuadas por la sonda han mostrado una pequeña elevación y disminución
de la luz causada por las fases cambiantes del planeta, parecidas a las de la Luna. A pesar
de que se trata de la medición de mayor precisión jamás obtenida para esta estrella,
Kepler será aún más preciso después de que finalice el desarrollo del software para el
análisis de datos de la misión.
Con fecha 4 de enero de 2010, los científicos que controlan la Kepler anunciaron haber
descubierto 5 nuevos planetas extrasolares: cuatro del tipo Júpiter caliente, y uno del
tamaño aproximado de Neptuno.Debido al sistema de detección empleado, que requiere
de sucesivos tránsitos, será necesario esperar a la finalización de la misión para obtener
descubrimientos relevantes, pero aún así, en equipo que trabaja con la Kepler anunció
otros cien candidatos potenciales a la espera de verificacíón. Esta cifra aumentó a 706 en
junio de 2010, de los cuales unos 400 eran candidatos prometedores.
XII

13. Telescopio Kepler
XIII

14. Preguntas sin respuesta
Muchas preguntas sin respuesta siguen acerca de las propiedades de los
exoplanetas, como los detalles de su composición y la probabilidad de
poseer lunas. Otra cuestión es si podrían albergar vida. Varios planetas
tienen órbitas en la zona habitable de su estrella madre donde debe ser
posible que las condiciones similares a la Tierra prevalezcan. La mayoría
de los planetas son gigantes similares a Júpiter más que del tamaño de
la Tierra, y si estos planetas tienen grandes lunas, los satélites podrían
ser una morada más plausible para la vida.
Se han realizado varios cálculos de cuántos planetas podrían albergar
vida sencilla o incluso vida inteligente. Por ejemplo, el Dr. Alan
Boss del Instituto Carnegie de Ciencias estima que puede haber cien mil
millones de planetas terrestres en nuestra Vía Láctea, muchos de ellos
con formas de vida simple. Asimismo, cree que podría haber miles de
civilizaciones en nuestra galaxia. Un trabajo reciente de Duncan Forgan
de la Universidad de Edimburgo también ha tratado de calcular el
número de civilizaciones inteligentes en nuestra galaxia. La
investigación sugiere que podría haber miles de ellos. Sin embargo,
debido a la gran incertidumbre sobre el origen y desarrollo de la vida y la
inteligencia, todas las estimaciones se deben considerar
extremadamente especulativas. Aparte de la hipótesis de una
civilización extraterrestre que esté emitiendo señales de gran alcance,
la detección de vida en distancias interestelares es una tarea técnica
tremendamente difícil que no será factible en muchos años, aun si ese
tipo de vida es habitual.
XIV

15. Exoplane
tas,
algunos
podrían
dejar de
serlo!
Nuevos
descubrimientos realizados utilizando modelos por ordenador indican
que algunos de estos exoplanetas podrían fluctuar entre ser habitables y
no serlo, debido a las fuerzas ejercidas por vecinos gigantes con órbitas
excéntricas.
Un planeta solo, similar a la Tierra, con una órbita aproximadamente
circular situado hacia el borde más interior de la zona habitable de su
sol podría esperarse que se mantenga en esa zona, comenta Rory
Barnes, de la Universidad de Washington. Sin embargo, si añadimos al
sistema un planeta comparable a Júpiter, y le proporcionamos una
órbita muy elíptica – similar a la de muchos exoplanetas descubiertos
hasta ahora- puede fomentar que ocurran sucesos extraños al planeta
más pequeño, causando posiblemente un ciclo entre condciones
habitables e inhabitables.
“Durante parte del tiempo podrá existir agua líquida en la superficie,
pero en otros momentos se pondrá a hervir y se evaporará”.
XV

16. ¿Cómo se detecta un exoplaneta?
Velocidad radial
En este método, se intentan detectar las pequeñas oscilaciones de una estrella causadas por la
influencia gravitacional de algún planeta orbitándola; debido a que éstas oscilaciones hacen a la
estrella girar en torno a un centro de gravedad común, esto puede detectarse mediante un
análisis espectral, midiendo cambios en las líneas del espectro según la estrella se aleja
(corrimiento al rojo) o acerca a nosotros (corrimiento al azul). Es el método más efectivo para
descubrir exoplanetas.
Astrometría
El método por astrometría, que tiene que ver con astronomía de posición, consiste en registrar y
medir las pequeños cambios de posición que sufre la estrella, a modo de oscilación, por la
influencia gravitatoria de un planeta girando a su alrededor. No obstante tales variaciones
posicionales son ínfimas y no se han podido medir con precisión, por tanto no se han obtenido
resultados con este método, y se han desmentido a varios "candidatos". Uno famoso fue un
supuesto planeta en torno a la estrella de Barnard.
Tránsito
Este sistema se basa en realizar observaciones precisas de la luminosidad de la estrella, y registrar
pequeñas variaciones en su intensidad al momento que un planeta la está "transitando" por
delante. El método por tránsito también es útil para determinar la composición atmosférica del
planeta. Se han descubierto varios exoplanetas
cercanos a su estrella central por esta vía.
Microlente gravitacional
Este método tiene que ver con una acción
producida tanto por la influencia gravitacional
del planeta como su estrella central. Siempre y
cuando estén alineados convenientemente, esta
influencia contribuye a crear un efecto particular
al enfocar la luz de una estrella distante (como
vista a través de un lente), también alineada con
el exoplaneta y su estrella. Su complejidad radica
en que tales exoplanetas tentativos, requieren un
análisis complementario con alguno de los otros
métodos.
XVI

17. Gliese 581G ¿un planeta habitable?
XVII

18. ¿Cuántos exoplanetas han sido
descubiertos?
Menos de 20 años después de confirmar
proveniente de otra galaxia.
el hallazgo del primer planeta fuera de
nuestro propio sistema solar, los Todos los planetas recién descubiertos
astrónomos han encontrado el son menos masivos que Júpiter (entre 15
exoplaneta número 500. El hito fue y 50% de la masa de Júpiter), y las
alcanzado el viernes 19 de noviembre, distancias desde la Tierra a los planetas
según la Enciclopedia de Planetas van desde 58 a 196 años-luz.
Extrasolares (Extrasolar Planets
Encyclopedia), una base de datos El hallazgo se produce menos de dos
compilada por el astrobiólogo Jean meses después de otro suceso histórico:
Schneider, del Observatorio de París- el descubrimiento del primer
Meudon. planeta extrasolar
potencialmente habitable. Y
Al día 22 de noviembre el recuento era
los astrónomos están seguros de lograr
de 502 mundos alienígenas, informa la
otros grandes hitos pronto, de los datos
base de datos.
de instrumentos como el cazador de
El planeta extrasolar 500 se informó en planetas Kepler de la NASA.
junto con el descubrimiento de varios
“En cierto sentido, 500 es un hito
otros. Y siempre existe la posibilidad de
artificial”, dijo Jon Jenkins, del Instituto
que un descubrimiento anterior resulte
SETI (Búsqueda de Inteligencia
ser una falsa alarma, disminuyendo la
Extraterrestre). Jenkins es el líder de
cuenta.
análisis de la misión Kepler.
Por tales razones, no tiene mucho
“Es más divertido ver la naturaleza de los
sentido designar permanentemente un
descubrimientos cambiar con el tiempo”,
mundo particular como el “exoplaneta
dijo Jenkins a Space.com. “La variedad
500″, dijo Schneider a Space.com.
de planetas que hemos descubierto
Dicho esto, el planeta alienígena número también ha aumentado”.
500 parece ser uno de los cuatro
Los astrónomos no están sólo
mundos extrasolares recién
descubriendo gigantes de gas caliente,
descubiertos, basados en la lista de
agregó. Están encontrando mundos
Schneider. Aparecen en la lista justo
rocsos más pequeños también, planetas
después de otro planeta extrasolar, HIP
que podrían ser muy similares a la Tierra.
13044b, que los
astrónomos anunciaron
la
semana pasada como
XVIII

19. Vista previa de exoplanetas
XIX

20. Comentario
Con este blog algunas personas tendrán alguna conciencia de que hay
vida en otros planetas, y también que en estos llamados exoplanetas o
planetas similares a la Tierra pueden ser habitables, pero aun no
tenemos la tecnología necesaria para lograr ese gran avance, que muy
pronto podremos habitar un nuevo planeta lo mas similar posible a la
Tierra para la supervivencia del ser humano.
XX