Más allá de nuestro sistema solar existe un sinfín de estrellas con sus propios mundos. Los exoplanetas son un fascinante enigma para los investigadores espaciales. Por una parte, son una posibilidad de encontrar vida extraterrestre. Por otra, pudieran ser planetas potencialmente habitables para los humanos. A continuación te contamos qué son los exoplanetas, cómo los han descubierto y cuántos hay.
Tabla de contenidos
¿Qué son los exoplanetas?
NASA
Todos los planetas de nuestro sistema solar orbitan alrededor del Sol. Los planetas que orbitan alrededor de una estrella diferente al Sol, y por lo tanto no pertenecen a nuestro sistema solar, se denominan exoplanetas.
En 2006, la Unión Astronómica Internacional (IAU por sus siglas en inglés) distinguió los términos «planeta» y «planeta enano». La consecuencia fue que Plutón dejó de ser considerado oficialmente un planeta. Estos dos conceptos se refieren a cuerpos celestes, con su propia gravedad y forma esférica, que orbitan alrededor del Sol.
Sin embargo, en la definición de exoplaneta no existe un consenso. Según la IAU hay tres características que deben cumplir los exoplanetas: ser un objeto con una masa verdadera por debajo de la masa limitante para la fusión termonuclear del deuterio, girar alrededor de una estrella o de un remanente estelar, y presentar una masa y/o tamaño superior al usado como límite para un planeta del sistema solar.
El primer exoplaneta se descubrió en 1995, por equipos científicos a ambos lados del Atlántico. El exoplaneta giraba alrededor de una estrella similar al Sol, perteneciente a la secuencia de la secuencia principal -diagrama HR-. El descubrimiento fue una revolución en el mundo científico porque demostró, por primera vez, que existían planetas fuera de las fronteras del sistema solar.
¿Cómo se detectan los exoplanetas?
Los exoplanetas son muy difíciles de ver directamente con telescopios, ya que están ocultos por el resplandor de las estrellas a las que orbitan. Por lo tanto, los astrónomos usan distintas formas de detectar y estudiar estos planetas distantes.
La técnica más importante para buscar exoplanetas se llama método de tránsito. Su objetivo es medir el brillo procedente de una estrella: el paso de un exoplaneta hará que la luminosidad que llega a la Tierra disminuya de forma periódica. Esto permitirá inferir que en esa región existe un planeta extrasolar. Gracias a esta aproximación, el telescopio Kepler y k2 han tenido tanto éxito. Este método no solo permite descubrir planetas, sino también medir su tamaño y estimar su masa y densidad. Con ello, se pueden caracterizar las propiedades físicas del planeta y estimar su composición.
Otra técnica utilizada es la velocidad radial. A medida que una estrella se desplaza en la órbita generada por la atracción del exoplaneta, se aproximará y alejará de la Tierra. La velocidad de este astro a lo largo de la línea de visión que tenemos es la velocidad radial. Si se detecta y rastrea la velocidad radial, se pueden detectar nuevos exoplanetas y tener una estimación de su masa.
Otro método es la astrometría, que consiste en analizar la posición y el movimiento propio de las estrellas y tratar de medir la pequeña perturbación que estos ejercen sobre los astros que orbitan.
Una vez los científicos detectan un exoplaneta, los científicos detallan si son gemelos a la Tierra, es decir, si pueden albergar agua en estado líquido. La mayoría de exoplanetas conocidos son gigantes gaseosos, igual o más masivos que Júpiter. Estos suelen tener órbitas muy cercanas a su estrella y períodos orbitales cortos.
Los científicos creen que esta tendencia de planetas supermasivos es resultado del método actual de detección. No obstante, los exoplanetas similares al nuestro empiezan a ser detectados gracias a las nuevas tecnologías aplicadas, instrumentos en órbita y el tiempo de estudio.
¿Cuántos planetas extrasolares han sido descubiertos?
NASA
Con base a los estudios y descubrimientos, se sabe que la existencia de exoplanetas es muy común. Todas las estrellas tienen, al menos, un mundo que las orbita. Una estrella puede tener más de un planeta (nuestro Sol tiene ocho) y, aunque hay estrellas que no tienen ninguno, los científicos aseguran que a su alrededor eventualmente se formará un planeta.
A la fecha, se han descubierto más de 4 000 exoplanetas confirmados y hay cientos más que son candidatos, pero requieren más observación. Hasta el 28 de julio de 2020, se han confirmado 4197 planetas extrasolares, existen 5 405 candidatos y 3 109 sistemas planetarios.
De estos, 1 403 son similares a Neptuno, cuya atmósfera se compone de hidrógeno, helio y metano. Unos 1 332 son gigantes de gas parecidos a Saturno, cuya atmósfera se compone de hidrógeno y helio. Otros 1 296 se consideran «supertierra», que significa que son más grandes que la Tierra, pero más ligeros que un gigante de gas. Finalmente, 160 están clasificados como «terrestres», que significa que están compuestos principalmente por silicatos son superficies planetarias sólidas.
El 75,9 % de estos planetas se detectó con el método de tránsito. El 19,3% se descubrió con el método de velocidad radial.
Exoplanetas habitables
Según los científicos, para que un planeta sea habitable debe cumplir con diferentes requisitos. Para empezar, debe tener una fuente de energía (sea de una estrella o su propio calor interno), cierta abundancia de átomos esenciales (carbono, nitrógeno, oxígeno y fósforo), y agua en forma líquida. Esto implica que el planeta debe estar en un rango específico de distancia orbital de su estrella. Solo en ese rango podrá mantener un clima estable una temperatura entre 0°C y 100°C, esencial para tener agua en forma líquida.
Por ello, los científicos han determinado una zona habitable. En ella, el exoplaneta no está tan cerca del sol para que el agua se evapore ni tan lejos para que esté congelada. Asimismo, el planeta no puede ser demasiado ligero porque su gravedad no podría retener los elementos volátiles de su atmósfera. Tampoco puede tener mucha masa, porque entonces contendría el hidrógeno y sería un gigante gaseoso.
De esta forma, el límite inferior de masa es alrededor de la media masa terrestre; pero tampoco puede ser superior a diez veces la masa terrestre, pues,entonces, no tendría una superficie y atmósfera diferenciadas. Asimismo, algunos estudios aseguran que se deben tener en cuenta los niveles de ciertos gases tóxicos, lo que reduciría la zona habitable a la mitad.
Los científicos estiman que las estrellas de baja masa, que representan el 70 % del total de la galaxia, tengan uno o más planetas en órbita. Asimismo, gracias a las estimaciones de Kepler, aproximadamente una de cuatro estrellas de baja masa tiene un exoplaneta de tipo terrestre en su zona de habitabilidad.
Últimas noticias sobre exoplanetas
Nuevos observadores espaciales
NASA – Chris Gunn
La NASA y la ESA ya tienen preparada la misión sucesora del telescopio espacial Hubble. Se trata de la misión James Webb Space Telescope (JWST). Será lanzada en 2021. Este telescopio tiene la capacidad de observar planetas de tipo supertierra, con temperaturas templadas.
Asimismo, ESA está desarrollando la misión ARIEL. Se tiene previsto el lanzamiento para 2028 y busca expandir el método de tránsito para aplicarla a cientos de exoplanetas de tipo Júpiter y Neptuno. El objetivo es saber de qué están compuestos y qué procesos las llevaron a ser como son.
Ninguna de las dos misiones mencionadas podrá estudiar a un gran número de exoplanetas habitables dadas las limitaciones de los tránsitos planetarios. Según estudios, solo uno de cada 200 planetas tiene la inclinación orbital que permita que al cruzarse en el disco de su estrella se pueda ver desde la Tierra.
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Un exoplaneta similar a la Tierra
NASA/MPS René Heller
A una distancia de más de 3 000 años luz del sistema solar se encuentra la estrella Kepler-160. Esta estrella fue observada por el telescopio Kepler desde 2009 a 2013. Esta estrella tiene un un radio de 1,1 radios solares y su temperatura de superficie es de 5 200 °C, lo que significa que solo tiene 300 °C menos que el Sol. Asimismo, su luminosidad estelar es muy similar a nuestro astro, lo que la convierten en una gemela solar.
Esta estrella llamó la atención, ya que la mayoría de planetas similares a la Tierra encontrados orbitan enanas rojas. Estas son estrellas muy pequeñas, con larga vida útil y que emiten en el rango infrarrojo. Las enanas rojas implican que los planetas deben acercarse para estar en la zona habitable, y sus potentes destellos pueden esterilizar los planetas. Por ello, cuando un exoplaneta orbita una gemela solar, se vuelve muy interesante.
Koi 456.04, el expoplaneta «espejo» de la Tierra
Según se dio a conocer en Astronomy & Astrophysics, científicos del Instituto de la Sociedad Max Planck para el Estudio del Sistema Solar trabajaron con los datos recolectados por Kepler. Se sabía con anterioridad que habían dos exoplanetas orbitando esta estrella, Kepler-160b y Kepler-160c. Ambos son mucho más grandes que la tierra y tienen órbitas más estrechas. Sin embargo, pequeñas variaciones en el periodo orbital de Kepler-160c dieron a los científicos la idea de que podría haber otros cuerpos celestes.
Para comprobarlo, los investigadores desarrollaron un algoritmo para registrar pequeños cambios en la curva de luz de la estrella. Los datos mostraron que más de dos planetas estarían orbitando a la estrella. Uno de estos nuevos exoplanetas, KOI-456.04, tendría 1,9 veces la masa de la Tierra.
El periodo orbital de KOI-456.04 sería de 378 días y la radiación en su superficie sería la misma que en la Tierra. Asimismo, parece encontrarse a una distancia adecuada para mantenerse en una zona habitable. Según los científicos, las condiciones en la superficie de KOI-456.04 podrían parecerse a las terrestres, solo si la capa de gas de este cuerpo no es demasiado masiva.
En el exoplaneta se observa un efecto invernadero moderado. Y, además, está lleno de gases terrestres. Se estima que la temperatura superficial promedio es de 5 °C, por lo que el planeta podría albergar agua líquida.
Tres nuevos exoplanetas
NASA’s Goddard Space Flight Center -Scott Wiessinger
El cazador de planetas de la NASA, Tess, cuenta con la misión de analizar cerca de 20000 exoplanetas. Además de recolectar información para saber si alguno podría albergar la vida. Sus datos han sido analizados por instituciones científicas de varios países.
En el análisis de estos datos, se descubrieron tres nuevos exoplanetas en una estrella vecina, a 73 años luz. Fueron bautizados como TOI-270 (Tess Object of Interest). De estos tres, uno es rocoso y ligeramente más grande que la Tierra. En cambio, los otros dos son gaseosos y miden el doble. El más pequeño de los planetas estaría en una zona habitable.
En nuestro sistema solar hay planetas pequeños y rocosos, como la Tierra, Mercurio, Venus o Marte y otros mucho más grandes, como Saturno, Júpiter, Urano o Neptuno. Sin embargo, no se conocen «intermedios» como los hallados. Los investigadores consideran que el nuevo descubrimiento podría permitir estudiar el «eslabón perdido» entre ambos tipos de planetas. Además, también podrá determinar si uno de estos ha tenido alguna vez un océano de agua líquido o si reúne las condiciones adecuadas para la vida.
Inteligencia artificial descubre 50 nuevos exoplanetas
Científicos de la Universidad de Warwick, en colaboración con el Instituto Alan Turning, lograron identificar por primera vez exoplanetas con la ayuda de la inteligencia artificial. En total fueron 50 los exoplanetas identificados, con una probabilidad de falso positivo menor al 1 %.
Entrenaron una inteligencia artificial para que aprendiera a buscar e identificar exoplanetas por medio de muestras de datos de telescopios. Asimismo, desarrollaron un algoritmo basado en machine learning con el que analizaron datos de la NASA con miles de potenciales candidatos a exoplanetas.
El equipo de investigación entrenó el algoritmo con los datos recopilados por el telescopio espacial Kepler de la NASA. Y cuando el algoritmo aprendió a separar exoplanetas reales de falsos positivos, se aplicó en conjuntos de datos viejos que no habían sido confirmados. Así identificó a los 50 nuevos exoplanetas.
La cantidad de exoplanetas descubiertos representa un importante salto en la exploración de estos cuerpos debido a las dificultades que presentan los sistemas actuales. Además, proporciona un avance en la velocidad y capacidad de automatizar el proceso. Según el estudio, el algoritmo podría validar miles de candidatos no vistos en solo cuestión de segundos.
Los creadores del algoritmo esperan que ayude a analizar, confirmar o descartar los miles de potenciales exoplanetas observados por Kepler. Además, se busca aplicarlo en los datos del Satélite de Estudio de Exoplanetas en Tránsito (TESS)
Palabras finales
Los descubrimientos espaciales no paran de crecer. En todo este ámbito, los exoplanetas son uno de los grandes intereses para los científicos. Su estudio permite ampliar nuestros conocimientos sobre la formación, composición y límites del universo. Además, podrían ayudarnos a entender la formación de la vida o, en cambio, llevar a cabo uno de los grandes sueños de algunos científicos: encontrar otro planeta que podamos colonizar.
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