El 6 de octubre de 1995, en una reunión científica en Florencia, Italia, dos astrónomos suizos hicieron un anuncio que transformaría nuestra comprensión del universo más allá de nuestro Sistema Solar.
Michel Mayor y su estudiante de doctorado Didier Queloz, de la Universidad de Ginebra, anunciaron la detección de un planeta orbitando una estrella distinta del Sol.
La estrella en cuestión, 51 Pegasi, se encuentra a unos 50 años luz de distancia, en la constelación de Pegaso.
Su compañera, bautizada como 51 Pegasi b, no se parecía en nada a lo que se había escrito en los libros de texto sobre la apariencia que creíamos tenían los planetas.
Se trataba de un gigante gaseoso con una masa de al menos la mitad de Júpiter, que orbitaba su estrella en poco más de cuatro días. Estaba tan cerca de la estrella que su atmósfera sería como un horno, con temperaturas que superaban los 1.000 °C.
El instrumento que impulsó el descubrimiento fue Elodie, un espectrógrafo instalado dos años antes en el observatorio de Alta Provenza, en el sur de Francia.
Diseñado por un equipo franco-suizo, Elodie dividió la luz estelar en un espectro de diferentes colores, revelando un arcoíris con finas líneas oscuras. Estas líneas pueden considerarse un "código de barras estelar", que proporciona detalles sobre la composición química de otras estrellas.
Lo que Mayor y Queloz detectaron fue el código de barras de 51 Pegasi deslizándose rítmicamente hacia adelante y hacia atrás en este espectro cada 4,23 días, una señal reveladora de que la estrella tambaleaba por la atracción gravitatoria de un compañero invisible debido al resplandor de la estrella.
Tras descartar concienzudamente otras explicaciones, los astrónomos finalmente decidieron que las variaciones se debían a un gigante gaseoso en una órbita cercana.
La portada de la revista Nature, donde se publicó su artículo, titulaba: "¿Un planeta en Pegaso?".
El descubrimiento desconcertó a los científicos, y el signo de interrogación en la portada de Nature reflejó el escepticismo inicial.
Se trataba de un supuesto planeta gigante junto a su estrella, pero no se conocía ningún mecanismo para la formación de un mundo como este en un entorno tan abrasador.
Miles y miles
Aunque la señal fue confirmada por otros equipos en cuestión de semanas, las reservas sobre su causa persistieron durante casi tres años antes de ser descartadas definitivamente.
51 Pegasi b no solo se convirtió en el primer planeta descubierto orbitando una estrella similar al Sol fuera de nuestro Sistema Solar, sino que también representó un tipo de planeta completamente nuevo.
Posteriormente se acuñó el término "Júpiter caliente" para describir estos planetas.
El descubrimiento fue la grieta en la puerta que, al abrirse, provocó una inundación.
En los 30 años transcurridos desde entonces, se han catalogado más de 6.000 exoplanetas (el término que designa a los planetas fuera de nuestro Sistema Solar) y candidatos a lo que podrían ser exoplanetas.
Su variedad es asombrosa: no sólo Júpiter calientes, sino ultracalientes, con órbitas de menos de un día; mundos que orbitan no una sino dos estrellas, como Tatooine de La Guerra de las Galaxias; extraños gigantes gaseosos superhinchados, más grandes que Júpiter pero con una fracción de la masa; cadenas de pequeños planetas rocosos, todos apilados en órbitas estrechas.
El descubrimiento de 51-Pegb desencadenó una revolución y, en 2019, Mayor y Queloz recibieron el Premio Nobel.
Ahora podemos inferir que la mayoría de las estrellas tienen sistemas planetarios; sin embargo, de los miles de exoplanetas encontrados, aún no hemos encontrado un sistema planetario similar al nuestro.
La búsqueda de un gemelo de la Tierra sigue impulsando a exploradores modernos como nosotros a buscar más exoplanetas.
Puede que nuestras expediciones no nos lleven a viajes y caminatas desafiantes como los legendarios exploradores de la Tierra del pasado, pero sí podemos visitar hermosos observatorios en las cimas de las montañas, a menudo ubicados en zonas remotas de todo el mundo.
Somos miembros de un consorcio internacional de cazadores de planetas que construyó, opera y mantiene el espectrógrafo Harps-N, instalado en el Telescopio Nacional de Galileo en la hermosa isla canaria de La Palma.
Este sofisticado instrumento nos permite interrumpir bruscamente el viaje de la luz estelar, que podría haber viajado sin obstáculos a velocidades de 1.080 millones de km/h durante décadas o incluso milenios.
Cada nueva señal tiene el potencial de acercarnos a la comprensión de cuán comunes pueden ser (o no) los sistemas planetarios como el nuestro.
En el fondo, se encuentra la posibilidad de que algún día finalmente detectemos otro planeta como la Tierra.
Los orígenes del estudio de los exoplanetas
Hasta mediados de la década de 1990, nuestro Sistema Solar era el único conjunto de planetas que la humanidad conocía.
Todas las teorías sobre la formación y evolución de los planetas se basaban en estos nueve puntos de datos increíblemente próximos entre sí (que se redujeron a ocho cuando Plutón fue relegado a un segundo plano en 2006, después de que la Unión Astronómica Internacional acordara una nueva definición de planeta).
Todos estos planetas giran alrededor de una sola estrella de las aproximadamente 100.000 millones de estrellas que componen nuestra galaxia, la Vía Láctea.
El hecho de que probablemente existan al menos 100.000 millones de galaxias en el Universo expone aún más nuestra ignorancia.
Es como si extraterrestres intentaran determinar la naturaleza y el comportamiento humanos estudiando a estudiantes que viven juntos en una misma casa.
Pero esto no impidió que algunas de las mentes más brillantes de la historia especularan sobre lo que había más allá.
El gran filósofo Epicuro (341-270 a.C.) escribió en una carta a Heródoto: "Hay un número infinito de mundos, algunos como este, otros distintos".
No se basaba en ninguna observación astronómica, sino en su teoría atomista de la filosofía. Si el Universo estaba compuesto por un número infinito de átomos, entonces, opinaba, era imposible que no existieran otros planetas.
También comprendía claramente lo que esto podría significar en términos del potencial para el desarrollo de la vida en otros lugares: No debemos suponer que los mundos tengan necesariamente la misma forma, dijo. En un tipo de mundo podrían estar contenidas las semillas de las que surgen los animales, las plantas y todo lo demás que vemos, mientras que en otro tipo de mundo no podrían existir.
En contraste, aproximadamente al mismo tiempo, su colega filósofo griego Aristóteles (384-322 a.C.) proponía su modelo geocéntrico del Universo, que situaba la Tierra inmóvil en su centro, con la Luna, el Sol y los planetas conocidos orbitando a nuestro alrededor.
En esencia, el Sistema Solar, tal como lo concebía Aristóteles, era el Universo entero. En De los Cielos (350 a. C.), argumentó: "De ello se deduce que no puede haber más de un mundo".
Esta idea de que los planetas eran raros en el Universo persistió durante 2.000 años.
Sir James Jeans, uno de los matemáticos más destacados del mundo y un influyente físico y astrónomo de principios del siglo XX, formuló su hipótesis de las mareas sobre la formación planetaria en 1916.
Según esta teoría, los planetas se formaban cuando dos estrellas se acercaban tanto que el encuentro arrastraba corrientes de gas de las estrellas al espacio, que posteriormente se condensaban en planetas.
La rareza de encuentros cósmicos tan cercanos en la vastedad del espacio llevó a Jeans a creer que los planetas debían ser raros, o incluso, como se informó en su obituario, "que el Sistema Solar podría incluso ser único en el Universo".
Pero para entonces, la comprensión de la escala del Universo estaba cambiando lentamente.
En el Gran Debate de 1920, celebrado en el Museo Smithsoniano de Historia Natural de Washington D.C., los astrónomos estadounidenses Harlow Shapley y Heber Curits discreparon sobre si la Vía Láctea era todo el Universo o solo una de muchas galaxias.
La evidencia comenzó a apuntar a esto último, como había argumentado Curtis.
Esta constatación -que el Universo contenía no solo miles de millones de estrellas, sino miles de millones de galaxias, cada una con miles de millones de estrellas- comenzó a afectar incluso a los predictores más pesimistas de la prevalencia planetaria.
En la década de 1940, dos factores provocaron un cambio radical en el consenso científico.
En primer lugar, la hipótesis de las mareas de Jeans no resistió el escrutinio científico: las teorías predominantes consideraban la formación de planetas como un subproducto natural de la propia formación estelar, lo que abría la posibilidad de que todas las estrellas albergaran planetas.
En 1943, surgieron afirmaciones sobre planetas orbitando las estrellas 70 Ofiuco y 61 Cygni C, dos sistemas estelares relativamente cercanos, visibles a simple vista.
Posteriormente se demostró que ambos eran falsos positivos, probablemente debido a las incertidumbres en las observaciones telescópicas posibles en ese momento.
Sin embargo, esto influyó enormemente en el pensamiento planetario. De repente, se consideró una posibilidad científica real la existencia de miles de millones de planetas en la Vía Láctea.
Para nosotros, nada ilustra mejor este cambio de mentalidad que un artículo escrito para la revista Scientific American en julio de 1943 por el influyente astrónomo estadounidense Henry Norris Russell.
Si bien dos décadas antes, Russell había predicho que los planetas "debían ser poco frecuentes entre las estrellas", ahora el título de su artículo era: "La desaparición del antropocentrismo". Su primera frase decía: "Nuevos descubrimientos indican la probabilidad de que haya miles de planetas habitados en nuestra galaxia".
Sorprendentemente, Russell no solo estaba haciendo una predicción sobre cualquier planeta antiguo, sino sobre planetas habitados.
La pregunta clave era: ¿dónde estaban? Se necesitaría otro medio siglo para empezar a descubrirlo.
Cómo detectar un exoplaneta
Al observar innumerables estrellas a través del telescopio Galileo de La Palma, es asombroso pensar en lo mucho que hemos avanzado desde que Mayor y Queloz anunciaron el descubrimiento de 51 Pegasi b en 1995.
Hoy en día, podemos medir con eficacia la masa no solo de planetas similares a Júpiter, sino incluso de planetas pequeños a miles de años luz de distancia. Como parte de la colaboración Harps-N, hemos estado en primera fila desde 2012 en la ciencia de los exoplanetas pequeños.
Otro hito en esta historia se produjo cuatro años después del descubrimiento de 51 Pegasi b, cuando un estudiante de doctorado canadiense de la Universidad de Harvard, David Charbonneau, detectó el tránsito de un exoplaneta conocido: otro Júpiter caliente, conocido como HD209458b, también ubicado en la constelación de Pegaso a unos 150 años luz de la Tierra.
El tránsito describe el paso de un planeta frente a su estrella, desde la perspectiva del observador, haciendo que esta parezca momentáneamente más tenue.
Además de detectar exoplanetas, la técnica del tránsito nos permite medir el radio del planeta, tomando múltiples mediciones de brillo de una estrella y esperando a que se oscurezca debido al paso del planeta. La magnitud del bloqueo de la luz estelar depende del radio del planeta: por ejemplo, Júpiter haría que el Sol se viera solo un 1% más tenue para los observadores extraterrestres, mientras que para la Tierra, el efecto sería cien veces más débil.
En total, se han descubierto cuatro veces más exoplanetas mediante esta técnica de tránsito que con la técnica del "código de barras", conocida como velocidad radial, que los astrónomos suizos emplearon para detectar el primer exoplaneta hace 30 años.
Esta técnica se sigue utilizando ampliamente hoy en día, incluso entre nosotros, ya que no solo permite encontrar un planeta, sino también medir su masa.
Los instrumentos de vanguardia que utilizamos son una auténtica proeza de ingeniería, aunque aún no son lo suficientemente sensibles como para detectar un gemelo terrestre real.
Pero mientras que esta técnica de velocidad radial se limita, por ahora, a los observatorios terrestres y solo permite observar una estrella a la vez, la técnica de tránsito puede emplearse en telescopios espaciales como las misiones francesas Corot (2006-14) y Kepler (2009-18) y Tess (2018-presente) de la NASA.
Entre ambos, han detectado miles de exoplanetas, aprovechando la facilidad con la que podemos medir el brillo estelar desde el espacio, y para muchas estrellas simultáneamente.
Ambas técnicas siguen desarrollándose. Su aplicación permite determinar el radio y la masa de un planeta, abriendo así muchas más vías para el estudio de su composición.
Esto aún es un trabajo en progreso, pero el Universo nos está consintiendo con una amplia variedad de planetas.
Hemos visto evidencia de mundos rocosos desgarrados y extrañas disposiciones planetarias que sugieren colisiones pasadas. Se han encontrado planetas en toda nuestra galaxia, desde Sweeps-11b en sus regiones centrales (a casi 28.000 años luz de distancia, uno de los más distantes jamás descubiertos) hasta los que orbitan nuestra vecina estelar más cercana, Próxima Centauri, que está a "solo" 4,2 años luz.
El santo grial para los exploradores
Tras tres décadas de observación, ha surgido una gran cantidad de planetas diferentes.
Si bien las primeras decenas de exoplanetas descubiertos eran todos Júpiter calientes, ahora sabemos que estos son, en realidad, muy raros.
Hemos descubierto una nueva clase de planetas con tamaños y masas entre los de la Tierra y Neptuno. Sin embargo, aún no hemos encontrado sistemas que se asemejen realmente al Sistema Solar, ni planetas que se asemejen realmente a la Tierra.
Es tentador concluir que esto significa que somos un planeta único en un sistema único. Si bien esto podría ser cierto, es improbable.
La explicación más razonable es que, a pesar de toda nuestra tecnología estelar, nuestra capacidad para detectar planetas similares a la Tierra aún es bastante limitada en un Universo tan asombrosamente vasto.
El santo grial para muchos exploradores de exoplanetas, incluidos nosotros, sigue siendo encontrar este verdadero gemelo de la Tierra: un planeta con una masa y un radio similares a los de la Tierra, que orbita una estrella similar al Sol a una distancia similar a la nuestra del Sol.
Si bien el Universo es rico en diversidad y alberga muchos planetas diferentes al nuestro, descubrir un gemelo verdadero de la Tierra sería el mejor punto de partida para buscar vida tal como la conocemos.
Treinta años después de aquel descubrimiento ganador del Nobel, el explorador planetario pionero Didier Queloz se hace cargo de la primera campaña dedicada a la velocidad radial en busca de un planeta similar a la Tierra.
Una importante colaboración internacional está construyendo un instrumento específico, Harps3, que se instalará a finales de este año en el Telescopio Isaac Newton de La Palma.
Dadas sus capacidades, creemos que una década de datos debería ser suficiente para descubrir finalmente a nuestro primer gemelo de la Tierra.
A menos que seamos únicos, después de todo.
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