Sal a la calle en una noche despejada y puedes estar seguro de algo que nuestros antepasados solo podían imaginar: es probable que cada estrella que ves albergue al menos un planeta.
Los mundos que orbitan otras estrellas se llaman «exoplanetas» y presentan una gran variedad de tamaños, desde gigantes gaseosos mayores que Júpiter hasta planetas pequeños y rocosos, de un tamaño similar al de la Tierra o Marte. Pueden estar lo bastante calientes como para hervir metal o permanecer sumidos en un frío extremo. Pueden orbitar tan cerca de sus estrellas que un «año» dure solo unos días; también pueden orbitar dos soles a la vez. Algunos exoplanetas son errantes sin sol, que vagan por la galaxia en una oscuridad permanente.
Esa galaxia, la Vía Láctea, es la densa franja de estrellas que cruza el cielo en las noches más oscuras y despejadas. Su extensión espiral probablemente contiene unos 400.000 millones de estrellas, entre ellas nuestro Sol. Y si cada una de esas estrellas tiene no solo un planeta, sino, como la nuestra, todo un sistema de ellos, entonces el número de planetas de la galaxia es verdaderamente astronómico: ya se cuenta por billones.
Esta supertierra rocosa ilustra el tipo de planetas que los futuros telescopios, como TESS y James Webb, esperan encontrar fuera de nuestro sistema solar. Créditos: ESO/M. Kornmesser
Los seres humanos llevamos miles de años especulando sobre estas posibilidades, pero la nuestra es la primera generación que sabe con certeza que los exoplanetas existen. De hecho, que existen muy lejos. La estrella vecina más cercana a nosotros, Proxima Centauri, resultó tener al menos un planeta —probablemente rocoso—. Está a 4,5 años luz, a más de 25 billones de millas (40 billones de kilómetros). La mayoría de los exoplanetas descubiertos hasta ahora se encuentran a cientos o miles de años luz.
La mala noticia: todavía no tenemos forma de llegar hasta ellos y no dejaremos huellas en ellos en un futuro próximo. La buena noticia: podemos observarlos, medir sus temperaturas, analizar sus atmósferas y quizá, pronto, detectar señales de vida que podrían estar ocultas en píxeles de luz captados de esos mundos tenues y distantes.
El primer exoplaneta que irrumpió en la escena mundial fue 51 Pegasi b, un «Júpiter caliente» situado a 50 años luz, atrapado en una órbita de cuatro días alrededor de su estrella. El año decisivo fue 1995. De repente, los exoplanetas se habían convertido en una realidad.
Pero ya habían aparecido algunos indicios. En 1988 se detectó un planeta que ahora se conoce como Tadmor, aunque el descubrimiento se retractó en 1992. Diez años después, más datos y de mejor calidad demostraron definitivamente que sí estaba allí.
También se había detectado un sistema de tres «planetas de púlsar», a partir de 1992. Estos planetas orbitan un púlsar situado a unos 2.300 años luz. Los púlsares son cadáveres de estrellas muertas, de alta densidad y rápida rotación, que barren con abrasadores haces de radiación cualquier planeta que los orbite.
Ahora vivimos en un universo de exoplanetas. El número de planetas confirmados asciende a 3.700 y sigue aumentando. Esta cifra procede de una pequeña muestra de la galaxia en su conjunto. En una década, podría llegar a decenas de miles, a medida que aumentemos el número y la capacidad de observación de los telescopios robóticos enviados al espacio.
¿Cómo hemos llegado hasta aquí?
Nos encontramos en el umbral de un momento histórico para la ciencia. La era de las primeras exploraciones y de las primeras detecciones confirmadas de exoplanetas está dando paso a la siguiente etapa: telescopios más nítidos y sofisticados, tanto en el espacio como en tierra. Estudiarán grandes extensiones, pero también analizarán los detalles. Algunos se dedicarán a elaborar un censo poblacional cada vez más preciso de estos mundos lejanos y a determinar sus numerosos tamaños y tipos. Otros examinarán más de cerca planetas individuales, sus atmósferas y su potencial para albergar alguna forma de vida.
Imagen directa de exoplanetas —es decir, fotografías reales— tendrá un papel cada vez más importante, aunque hemos llegado a nuestro conocimiento actual sobre todo por medios indirectos. Los dos métodos principales se basan en bamboleos y sombras. El método del «bamboleo», llamado velocidad radial, detecta los movimientos reveladores de las estrellas cuando la atracción gravitatoria de un planeta en órbita las desplaza de un lado a otro. La amplitud del bamboleo revela el «peso», o masa, del planeta.
Este método permitió las primeras detecciones confirmadas de exoplanetas, entre ellas la de 51 Peg en 1995, realizada por los astrónomos Michel Mayor y Didier Queloz. Hasta ahora, los telescopios terrestres que utilizan el método de la velocidad radial han descubierto casi 700 planetas.
Pero la gran mayoría de los exoplanetas se ha descubierto buscando sombras: la diminuta caída en la luz de una estrella cuando un planeta pasa por delante de ella. Los astrónomos llaman «tránsito» a este paso.
El tamaño de la caída en la luz estelar revela el diámetro del planeta que transita. Como es lógico, esta búsqueda de sombras planetarias se conoce como método de tránsito.
El telescopio espacial Kepler de la NASA, lanzado en 2009, ha encontrado de esta manera casi 2.700 exoplanetas confirmados. Ahora, en su misión «K2», Kepler sigue descubriendo planetas, aunque se espera que pronto se agote su combustible.
Cada método tiene sus ventajas e inconvenientes. Las detecciones por bamboleo proporcionan la masa del planeta, pero no aportan información sobre su tamaño o diámetro. Las detecciones por tránsito revelan el diámetro, pero no la masa.
Pero cuando se combinan varios métodos, podemos conocer los datos fundamentales de sistemas planetarios enteros sin obtener imágenes directas de los planetas. El mejor ejemplo hasta ahora es el sistema TRAPPIST-1, a unos 40 años luz, donde siete planetas de tamaño aproximado al de la Tierra orbitan una estrella pequeña y roja.
Los planetas del sistema TRAPPIST-1 se han estudiado con telescopios terrestres y espaciales. Los estudios desde el espacio revelaron no solo sus diámetros, sino también la sutil influencia gravitatoria que estos siete planetas muy próximos ejercen entre sí; a partir de ello, los científicos determinaron la masa de cada planeta.
Ahora conocemos sus masas y diámetros. También sabemos cuánta energía irradiada por su estrella llega a la superficie de estos planetas, lo que permite a los científicos estimar sus temperaturas. Incluso podemos hacer estimaciones razonables del nivel de luz e imaginar el color del cielo si estuviéramos en uno de ellos. Y aunque todavía se desconoce mucho sobre estos siete mundos —por ejemplo, si tienen atmósferas u océanos, capas de hielo o glaciares—, se han convertido en el sistema planetario más conocido después del nuestro.
¿Hacia dónde vamos?
La próxima generación de telescopios espaciales ya está aquí. El primero será el lanzamiento de TESS, el Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito. Este extraordinario instrumento estudiará casi todo el cielo en busca de planetas en tránsito alrededor de las estrellas más cercanas y brillantes. Kepler, el veterano de los tránsitos, cederá a TESS el testigo del descubrimiento.
A su vez, TESS revelará los mejores candidatos para examinarlos más de cerca con el telescopio espacial James Webb, cuyo lanzamiento está previsto actualmente para 2020. El telescopio Webb, equipado con un enorme espejo segmentado que recoge la luz y viajará sobre una plataforma similar a una teja, está diseñado para captar directamente la luz de los propios planetas. Después, esa luz puede separarse en un espectro multicolor, una especie de código de barras que muestra qué gases hay en la atmósfera del planeta. Entre los objetivos de Webb podrían estar las «supertierras», planetas mayores que la Tierra pero más pequeños que Neptuno; algunos podrían ser planetas rocosos como versiones gigantes de nuestro propio planeta.
Se sabe poco sobre estos grandes planetas, incluido si algunos podrían ser aptos para la vida. Si tenemos mucha suerte, quizá uno de ellos muestre señales de oxígeno, dióxido de carbono y metano en su atmósfera. Esa combinación de gases nos recordaría mucho a nuestra propia atmósfera y podría indicar la presencia de vida.
Pero la búsqueda de atmósferas similares a la terrestre en exoplanetas del tamaño de la Tierra probablemente tendrá que esperar a una futura generación de sondas espaciales aún más potentes, en las décadas de 2020 o 2030.
Gracias al sondeo estadístico del telescopio Kepler, sabemos que las estrellas que vemos en el cielo abundan en compañeros planetarios. Y cuando alzamos la vista al cielo nocturno, podemos estar seguros no solo de que hay una multitud de vecinos exoplanetarios, sino también de algo más: la aventura apenas comienza.
