19 de marzo de 2009

Encontrar gemelos de la Tierra es más difícil de lo que pensamos

Imagen: D. A. Aguilar (CfA)

¿Existe en algún lugar de nuestra galaxia un gemelo de la Tierra? Los astrónomos están cada vez más y más cerca de encontrar un planeta del tamaño de y con una orbita similar a la Tierra. La nave espacial Kepler de la NASA fue lanzada recientemente para encontrar tales mundos. Una vez que la búsqueda tenga éxito, las preguntas siguientes a la que apuntará la investigación serán las siguientes: ¿Es el planeta habitable? ¿Tiene un ambiente parecido a la Tierra? Responder a estas preguntas no será fácil.

Debido a su gran espejo y la ubicación en el espacio, el telescopio espacial James Webb, JWST, (con su lanzamiento programado para 2013) ofrecerá a los astrónomos la primera posibilidad real de encontrar las respuestas. En un nuevo estudio, Lisa Kaltenegger (Centro de Astrofísica Harvard-Smithsoniano, CfA) y Wesley Traub (Laboratorio de Propulsión a Reacción, JPL), examinaron la capacidad del JWST para caracterizar la atmósfera de hipotéticos planetas semejantes a la Tierra durante un tránsito, cuando parte de la luz de la estrella se filtra a través de la atmósfera del planeta. Ellos encontraron que el JWST sería capaz de detectar ciertos gases llamados biomarcadores, como el ozono y el metano, sólo en los más cercanos mundos del tamaño de la Tierra.

"Vamos a tener que ser muy afortunados para descifrar la atmósfera de un planeta parecido a la Tierra durante un evento de tránsito a fin de que podamos decir que es realmente parecido a la Tierra", dijo Kaltenegger. "Tendremos que sumar muchos tránsitos para hacerlo, cientos de ellos, incluso para estrellas tan cercanas como 20 años luz de distancia."

"Aunque es difícil, será una tarea increíblemente emocionante poder caracterizar la atmósfera de un lejano planeta", añadió.

En un tránsito, un planeta extrasolar distante cruza frente a su estrella, visto desde la Tierra. A medida que el planeta transita, los gases en la atmósfera absorben una pequeña fracción de la luz de la estrella, dejando las huellas digitales específicas de cada uno de ellos. Por la división de la luz de la estrella en un arco iris de colores, o espectro, los astrónomos pueden buscar las huellas dactilares. Traub y Kaltenegger estudiaron si las huellas dactilares serían detectables por el JWST.

Su estudio ha sido aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal.

La técnica de tránsito es muy desafiante. Si la Tierra fuera del tamaño de una pelota de basket, la atmósfera sería tan delgada como una hoja de papel, por lo que la señal resultante sería increíblemente pequeña. Además, este método sólo funciona cuando el planeta se encuentra delante de su estrella, y cada tránsito dura sólo algunas horas, como máximo.

Traub y Kaltenegger examinaron, en primer lugar, un mundo parecido a la Tierra que orbite alrededor de una estrella como el Sol. Para obtener una señal detectable, a partir de un único tránsito, la estrella y el planeta tendrían que estar muy cerca de la Tierra. La única estrella como el Sol que está lo suficientemente cerca es Alpha Centauri A. Ninguno de estos mundos se ha encontrado aún, pero la tecnología recién ahora es capaz de detectar mundos del tamaño de la Tierra.

El estudio también examinó planetas que orbitan alrededor de estrellas enanas rojas. Tales estrellas, llamadas de tipo M, son las más abundantes en la Vía Láctea - mucho más comunes que la de color amarillo, estrellas tipo G, como el Sol. También son más frías y más tenues que el Sol, así como más pequeñas, lo que hace más fácil la búsqueda de un planeta parecido a la Tierra en tránsito delante de una estrella M.

Un mundo parecido a la Tierra tendría que orbitar más cerca de una enana roja para que sea lo suficientemente caliente como para contener agua líquida. Como resultado, el planeta deberá orbitar más rápidamente y cada tránsito tendrá una duración de un par de horas a sólo unos minutos. Pero tendrá más tránsitos en un cierto período de tiempo. Los astrónomos podrían mejorar sus posibilidades de detección de la atmósfera mediante la suma de las señales de varios tránsitos, haciendo de las estrellas enanas rojas sus objetivos por sus tránsitos más frecuentes.

Un mundo parecido a la Tierra en órbita de una estrella como el Sol tiene un tránsito de 10 horas una vez al año. Para acumular 100 horas de observaciones de tránsitos se precisarían 10 años. En contraste, un planeta como la Tierra que orbite alrededor de una estrella enana roja de tamaño mediano tiene un tránsito de una hora cada 10 días. Para acumular 100 horas de observaciones de tránsito sería necesario menos de tres años.

"Las estrellas enanas rojas cercanas ofrecen la mejor posibilidad de detección de biomarcadores en una atmósfera de tipo terrestre en tránsito", dijo Kaltenegger.

"En última instancia, la imagen directa - el estudio de los fotones de la luz del propio planeta - puede resultar un método más poderoso para caracterizar la atmósfera de mundos como la Tierra que la técnica de tránsito", dijo Traub.

Tanto el telescopio espacial Spitzer como el Hubble de la NASA han estudiado la composición de la atmósfera extremadamente caliente de planetas extrasolares gigantes gaseosos. La caracterización de un "punto azul pálido" es el próximo paso a partir de ahí, ya sea por la suma de cientos de tránsitos de un planeta, o mediante el bloqueo de las estrellas y el análisis de la luz directa del planeta.

En el mejor de los casos, Alpha Centauri A puede llegar a tener un tránsito de un planeta parecido a la Tierra que nadie ha descubierto aún. Luego, los astrónomos sólo necesitarían un puñado de tránsitos para descifrar la atmósfera de ese planeta y, posiblemente, confirmar la existencia del primer gemelo de la Tierra.

(jg) (mg)

Más información en:
http://www.cfa.harvard.edu/