El año 2016 y los exoplanetas

¡Qué grande ha sido este año 2016!

Finaliza este año 2016 y llega el momento de recapitular mirando hacia atrás para revisar lo que ha sido este año trepidante. Y es fantástico porque, sin duda, este año ha sido un buen año.

Hemos sido testigos del descubrimiento de un planeta terrestre en la Zona Habitable de Proxima Centauri, la estrella más cercana al Sistema Solar. El hallazgo ha capturado la atención de la sociedad siendo portada en las publicaciones más importantes del mundo. De hecho, su descubridor (Guillem Anglada) es considerado por Nature uno de los 10 científicos más importantes del año.

Los exoplanetas han sido portada en numerosas publicaciones. The Economist no es una publicación que suela dedicar portadas a la Astronomía. (Fuente: The Economist)

Proxima b ha iniciado una nueva era en el estudio de los exoplanetas. Este planeta será un laboratorio que permitirá contrastar los burdos modelos actuales que describen el clima y la estructura interna de los planetas rocosos. La enorme cercanía del planeta permitirá realizar estudios detallados de habitabilidad en una estrella muy diferente de nuestro Sol. Este nuevo planeta puede convertirse en una suerte de Piedra de Rosetta que nos permita avanzar en el conocimiento de la habitabilidad de la Galaxia. Si, además, hay buena suerte podríamos llegar a detectar vida extraterrestre…

El increible hallazgo de Proximab fue portada en Nature. (Fuente: Nature)

Los únicos cuerpos terrestres con una atmósfera mínimamente densa y que conocemos bien están en el Sistema Solar. Dos de ellos (Marte y Venus) están dominados por el CO2, los otros dos (Tierra y Titán) son ricos en N2 y tienen una química orgánica compleja. Es posible que tan solo en unos años esta situación cambie radicalmente y pasemos a conocer muchos más.

Las atmósferas de los planetas terrestres más pequeños en zonas más o menos templadas empiezan a revelar sus secretos. Ha sido apasionante el anuncio de la atmósfera del planeta GJ1132 b (aún pendiente de confirmación), un pequeño planeta de 1,6 M⊕ de masa mínima, aunque quizá demasiado cálido para tener vida.

Las atmósferas de algunos planetas pequeños como GJ1132 b empiezan a revelar sus secretos. (Crédito: Diana Berry)

Durante este año se ha detectado un sistema planetario excepcionalmente adecuado para el estudio de las atmósferas de sus planetas. La estrella TRAPPIST-1 alberga un sistema con tres planetas terrestres de pequeño tamaño: ¡1,11, 1,05 y 1,16 R⊕!, de los cuales TRAPPIST-1 d queda cerca de la Zona Habitable de la estrella. TRAPPIST-1 b y c ya han sido estudiados en busca de una atmósfera y parece improbable una envoltura rica en hidrógeno.

Además, durante este año histórico se han detectado más de 1.000 exoplanetas. De hecho, 1 de cada 3 exoplanetas actualmente conocidos ha sido detectado este año. Gracias al telescopio espacial Kepler, se produjo la confirmación masiva de 1.284 nuevos planetas. Entre ellos, un nuevo planeta entró en la lista conservadora de planetas “Potencialmente Habitables”. Su nombre es Kepler-1229 b, con un radio de 1,4 R⊕.

Pero aún hay más. El proyecto K2, esa segunda vida del Kepler, anunció 64 nuevos planetas, entre ellos, K2-72 e. Este planeta de 1,4 R⊕ está dentro de la Zona Habitable en su versión más optimista, recibiendo 1,5 veces el flujo de la Tierra.

El telescopio Espacial Kepler ha descubierto más de mil planetas este año. (Fuente: NASA/JPL).

Este nuevo 2017 promete.

El año 2017 continuará con la transición desde la mera detección hacia la caracterización de los exoplanetas terrestres, en los que se intentará analizar su atmósfera y su composición interna. Se utilizará para ello el Telescopio Espacial Hubble, que preparará el terreno para que en 2018 llegue el Telescopio Espacial James Webb.

Como estos dos telescopios espaciales necesitarán objetivos, exoplanetas a los que apuntar, de forma complementaria se buscarán tránsitos cuya atmósfera pueda ser analizada. K2 y los observatorios terrestres (TRAPPIST, MEarth) cumplirán con esta tarea en la que serán reforzados a finales de 2017 con el lanzamiento de TESS, si no hay más retrasos.

Las estrellas más cercanas seguirán siendo estudiadas por los observatorios terrestres de velocidad radial que operarán tanto en el visible como el infrarrojo. HARPS, HARPS-N, APF y CARMENES llevarán en esta tarea el peso principal. Durante 2017 ESPRESSO y HPF verán su primera luz y entrarán en funcionamiento.

Y esperemos que lleguen más noticias sobre Proxima b, el increíble planeta que orbita en la estrella más cercana.

Un riachuelo en TRAPPIST-1 d. Este sistema será fuente de noticias en 2017. (Fuente: ESO)

GJ832 c y Wolf-1061 c. Dos planetas prometedores a menos de 20 años luz.

Los planetas potencialmente habitables GJ832 c y Wolf-1061 c (junto a otros más conocidos como Proxima b y Kapteyn b) están ubicados a menos de 20 años luz del Sistema Solar. Estos dos apasionantes planetas fruto del esfuerzo de equipos de astrónomos anglo australianos.  

Representación artística de GJ832 b comparada con la imagen de la Tierra. Con más de 5 masas terrestres podría ser rico en volátiles y no ser  rocoso. (Fuente: PHL. Universidad de Puerto Rico en Arecibo)

Esta historia comienzó en 2008 cuando Jeremy Bailey de la Universidad de South Wales en Australia junto a otros astrofísicos de la talla de Paul Butler anunció el descubrimiento de un planeta en GJ832. El planeta de Bailey (GJ832 b) era un gigante gaseoso de 0.64 MJup en una órbita circular con un periodo de casi 10 años. El hallazgo se enmarcaba dentro del proyecto AAPS (Anglo Australian Planetary Search) de búsqueda de planetas en estrellas del hemisferio sur sacando provecho del espectrómetro UCLES montado en el telescopio AAT (Anglo Australian Telescope) de 3,9 metros.

La estrella GJ832 es una enana roja bastante grande, con una masa de la mitad de la masa del Sol (0.45 M⊙) y del tipo espectral M1,5V. Está ubicada muy cerca del Sistema Solar, a tan solo 16,1 años luz. Como muchas otras enanas rojas se sospecha que pueda ser muy antigua, con más de 9.000 millones de años. Además, la estrella puede estar emitiendo rayos X.

Otra representación artística del planeta. (Fuente: PHL. Universidad de Puerto Rico en Arecibo)

Fue en 2014 cuando se anunció el segundo planeta del sistema (GJ832 c) mucho más pequeño y sugerente. El equipo responsable del hallazgo, Wittenmyer et al., expresaba sus dudas sobre la habitabilidad del nuevo planeta. Con una masa mínima de 5,4 M⊕ era demasiado masivo y más probable que su naturaleza no fuera terrestre (aunque no se ha podido probar con seguridad porque la densidad es desconocida), era una masa más propia de un planeta con una abundante envoltura gaseosa. Además, orbitaba con un periodo de 35,68 días, a 0,163 UA, en la Zona Habitable optimista de Kopparapu, demasiado cerca de su estrella para Wittenmyer que fue realmente sincero cuando propuso que podía ser un SuperVenus.

El equipo liderado por Wittenmyer, nuevamente de la Universidad de South Wales en Australia combinaba datos de tres observatorios distintos. El primero venía de la ampliación de los datos de UCLES ya utilizados en el descubrimiento del gigante GJ832 b, el segundo del Planet Finder Spectrograph (PFS) del telescopio Magellan II de 6,5 metros y finalmente 54 valiosas observaciones del legendario espectrógrafo HARPS, obtenidas con HARPS-TERRA.

El planeta no obstante arrojaba un ESI (Earth Similarity Index) elevado (0,81) y eso produjo cierto revuelo. Se argumentaba que no podía tener un índice tan alto un planeta cuando su descubridor había expresado abiertamente que posiblemente no era habitable. Se olvidaba que un índice sencillo como el ESI era el adecuado para una ciencia que está naciendo, y que aún es imprecisa. Os lo recuerdo: no sabemos cómo nace la vida en los planetas. El ESI es un dato sencillo y aproximado que con la información disponible (masa y flujo estelar) muestra la similitud de un exoplaneta con la Tierra. Y es que una cosa es ser globalmente similar a la Tierra y otra es ser habitable. Son cosas distintas.

Como GJ832 c estaba muy cerca de su estrella parecía verosímil que el planeta estuviera en algún tipo de resonancia. Sin embargo, la excentricidad de 0,18 no era despreciable significando que la resonancia más probable era la 3:2, en la que se rota 3 veces por cada 2 órbitas, como le ocurre a Mercurio.

Este diagrama pone de manifiesto la excentricidad de la órbita del planeta, quizá producida por la influencia del otro planeta, un gigante gaseoso. (Fuente: PHL. Universidad de Puerto Rico en Arecibo)

El sistema recordaba vagamente al Sistema Solar, con un zona exterior dominada por gigantes gaseosos y otra más interna con planetas de menor masa. Durante cientos de años se ha asumido que los sistemas planetarios deberían ser similares al Sistema Solar. Parecía un pensamiento razonable habida cuenta su simetría y su coherencia. Sin embargo, el baño de realidad recibido con los más de 3.000 exoplanetas descubiertos durante estos últimos 20 años ponía en duda esta premisa. Este sistema planetario nos permitía comprender que algunos sistemas planetarios podían mostrar cierta semejanza con el Sistema Solar.

Otro de los malentendidos a los que ha dado lugar este sistema planetario es el que se produjo cuando Satyal et al. en 2016 hicieron público su análisis de estabilidad del sistema planetario. Era estable y, además, si se incluyera entre los dos planetas un planeta adicional éste también sería estable si estuviera a más de 0,25 UA. Como el límite superior de la Zona Habitable es de 0,28 UA, queda sólo 0,03 UA para que un planeta adicional fuera estable en la Zona Habitable. Esto se interpretó erróneamente en publicaciones poco rigurosas como que había sospechas de un planeta adicional del tipo terrestre, posiblemente en la Zona Habitable... En fin:

“Los cálculos del equipo revelaron que un planeta adicional similar a la Tierra con una configuración dinámica estable podría estar residiendo a una distancia abarcando desde 0,25 hasta 2,0 UA. De acuerdo con las mediciones, probablemente este mundo hipotético  podría ser más masivo que nuestro planeta, con una masa entre una y 15 masas terrestres.”

http://phys.org/news/2016-04-earth-like-planet-nearby-star.html

¡Que una cosa es que haya más sitio para un planeta más y otra que se haya descubierto un planeta nuevo!

GJ832 b era un planeta fenomenal, pero podía mejorarse. El equipo liderado por la Universidad de South Wales siguió luchando hasta realizar un hallazgo fantástico: Wolf-1061 c.

Finalizando 2015 Duncan Wright anunció el descubrimiento de tres planetas orbitando en la estrella Wolf-1061. Esta estrella estaba a 13,8 años luz, aún más cerca que GJ832 (16,1 años luz). La nueva estrella estudiada era nuevamente una enana roja, M3V, más pequeña que GJ832.

Los datos de los tres planetas. El Radio es una estimación burda.(Fuente: Wikipedia)

El nuevo sistema parece tener tres planetas. El segundo de ellos es especialmente prometedor. Wolf-1061 c con una masa de 4,3 M⊕ tiene más posibilidades de ser rocoso que GJ832 c. Pero es que además este planeta tiene un periodo de 17,9 días ¡quedando ubicado en la Zona Habitable Conservadora de la estrella!. Es, por tanto, el segundo planeta potencialmente habitable más cercano al Sistema Solar, sólo superado por Proxima b.

El diagrama de la órbita de Wolf-1061 c muestra que este planeta también es excéntrico (0,190) (Fuente: PHL. Universidad de Puerto Rico en Arecibo)

2008. El descubrimiento de Bailey de GJ832 b, un gigante gaseoso.

https://arxiv.org/abs/0809.0172

2014. Wittenmyer y su equipo detectan GJ832 c, un planeta muy interesante..

https://arxiv.org/abs/1406.5587

2015. Finalmente, Wolf-1061 c un planeta realmente prometedor a menos de 14 años luz.

https://arxiv.org/abs/1512.05154

2016. El artículo de Satyal, que tanta confusión innecesaria ha aportado.

https://arxiv.org/abs/1604.04544

Ultimas noticias sobre Proxima b.

Esta semana hemos podido leer un nuevo paper sobre Proxima b, ese alucinante planeta que orbita en Proxima Centauri. Damasso y Del Sordo han confirmado el hallazgo del planeta aplicando de forma independiente técnicas diferentes de análisis de los datos. La confirmación no supone una sorpresa porque el trabajo del equipo descubridor del planeta, liderado por Guillem Anglada, era realmente sólido.

Representación artística de Proxima b comparada con la Tierra. Solo parece ser un poco más masivo (Fuente: PHL, Universidad de Puerto Rico en Arecibo.)

El descubrimiento de Guillem solo aportó que la excentricidad era inferior a 0,35, pero este nuevo paper ha ido un poco más allá, y se ha atrevido a cuantificarla en 0,17. Esta primera medición de la excentricidad de la órbita de Proxima b debe interpretarse con cautela, los intervalos de confianza son amplios. Además, como el autor reconoce el ruido del modelo tiende a manifestarse en forma de excentricidad.

La órbita de Proxima b representada con un excentricidad de 0,37. La nueva estimación del dato se sitúa en 0,17. (Fuente: PHL. Universidad de Puerto Rico en Arecibo.)

No obstante, merece la pena analizar qué efectos tendría sobre la habitabilidad del planeta esta excentricidad en su órbita.

Un indicio de que hay más planetas.

Las órbitas de planetas tan cercanos a su estrella deberían sufrir un efecto de circularización más o menos intenso, que eliminase la excentricidad. Según Meadows en 3 Ga debería haberse producido, en cambio, según Ribas, su efecto no parece tan intenso. De cualquier forma, si un sistema planetario nace con un solo planeta (Coleman) debería nacer sin excentricidad, en una órbita circular.

Sea como fuere, entonces, ¿cómo puede ser Proxima b un planeta excentrico?

Dos son las explicaciones posibles. La primera, un encuentro con otras estrellas. En este caso particular, es sabido que Proxima Centauri está vinculada gravitatoriamente a otras dos estrellas (Alfa Centauri A y B) que en el pasado pudieron estar mucho más cerca, hasta el punto de haber perturbado la órbita de Proxima b. Las estimaciones de Ribas son que este efecto nunca produciría una excentricidad mayor de 0,1 frente a la observada en Proxima b, de 0,17.

Cabe otra posibilidad. Podría haber más planetas en el sistema, planetas aún no detectados que afectan gravitatoriamente a Proxima b. Si la excentricidad es correcta, probablemente, cuando haya más datos, aparezcan nuevos planetas.

Una representación artística de Proxima b.(Fuente: ESO. Crédito: M. Kommesser)  

La Rotación de Proxima b.

Siguiendo a Ribas, un planeta con una excentricidad tan elevada no debería tener acoplamiento de marea. Es decir, su rotación no será como la de la Luna que presenta siempre su misma cara a la Tierra. Mucho más probable es una rotación 3:2 como la de Mercurio que rota 3 veces por cada 2 órbitas. Y en ello tiene mucho que ver que Mercurio tenga una excentricidad de 0,21, similar a la de Proxima b de 0,17, mientras la Luna está en una órbita circular. De hecho, los cálculos de Ribas et al. permiten estimar que por debajo de una excentricidad de 0,06 se produciría la transición hacia una transición sincrónica.

La consecuencia es clara: Proxima b no es un planeta en forma de ojo, o planeta ocular.

Representación artística de un planeta ocular frío. Se caracteriza por mostrar siempre la misma cara a la estrella. PArece que este no es el caso de Proxima b. (Crédito: Steve Bowers)

Además, los efectos de marea pueden disminuir la oblicuidad del eje de rotación del planeta (Barnes) llevándole a un eje perpendicular al plano de la órbita del planeta. No habría estaciones o las diferencias serían reducidas.

Volcanes en Proxima b.

Proxima b está orbitando a sólo 0,05 UA de Proxima Centauri. Con esa excentricidad el planeta se acerca y se aleja de Proxima periódicamente. Como a esa distancia el campo gravitatorio de Proxima es bastante intenso el planeta sufre una serie de efectos de marea que estresan la masa planetaria al estirarla y contraerla. Meadows et al. explican que un planeta en una órbita excéntrica puede calentarse debido a la fricción que produce este efecto, pudiendo llegar a ser muy intenso, hasta el punto de que este fenómeno podría evaporar los mares del planeta.

Según Ribas et al. una excentricidad de 0,35 produciría un calentamiento por efecto marea de 2,5 W/m2, algo parecido a la de IO, esa luna de Júpiter abrasada por la actividad volcánica. Una excentricidad de 0,097 produciría aproximadamente 0,07 W/m2, comparable al inducido por las mareas de la Luna en el manto de la Tierra. Con una excentricidad de 0,17 Proxima b desarrollaría una actividad volcánica elevada, más intensa que la terrestre.

Representación artística del paisaje de Proxima b. Quizá habría que añadir volcanes.  (Fuente:ESO. Crédito: M. Kommesser)

Para finalizar unas pequeñas notas técnicas:

Por supuesto, Damasso y Del Sordo no se limitan a aplicar técnicas más bien sencillas como el típico diagrama Lomb-Scargle. Por el contrario, proponen una interesante modelización del ruido basada en un proceso gaussiano. Como sabemos, este tipo de proceso es caracterizable aportado los primeros y segundos momentos. En la práctica, basta aportar la matriz de covarianzas o kernel.

El kernel elegido es una función quasiperiodica, compuesta de un término temporal que refleja que el ruido depende de zonas activas que se mantienen estables durante un tiempo. Otro término es periódico y está relacionado con la rotación de la estrella porque las manchas entran y salen periódicamente del campo de visión. Finalmente, se incorporan términos independientes para jrecoger el ruido instrumental y un término genérico.

Con la construcción de la función de verosimilitud del ruido, añadiendo las solución kepleriana, se plantea el habitual algoritmo bayesiano MCMC, Monte Carlo de cadenas de Markov. Partiendo de distribuciones a priori en su mayoría uniformes, se lanzan 150 cadenas que convergen en unos 200.000 pasos.

Worth y Sigurdsson muestran un mes antes del anuncio de Proxima b que las interacciones gravitatorias entre Proxima b y Alfa Cnetauri A y B en el presente y en el pasado no son un impedimento para la formación de planetas en las estrellas.

https://arxiv.org/abs/1607.03090

Kervella et al. demuestran que Alfa Centauri A y B están vinculados gravitatoriamente con Proxima Centauri, constituyendo un sistema triple.

https://arxiv.org/abs/1611.03495

El espectacular hallazgo de un posible planeta en Proxima b por Guillem Anglada.

https://arxiv.org/abs/1609.03449

Ignasi Ribas et al. Analizan la habitabilidad de Proxima b.

https://arxiv.org/abs/1608.06813

Coleman estudia escenarios en los que pudo formarse Proximab.

https://arxiv.org/abs/1608.06908

Barnes et al. Construyen su propios escenarios para estudiar la habitabilidad de Proxima b.

https://arxiv.org/abs/1608.06919

Victoria A. Meadows et al. realizan un detallado estudio de la habitabilidad de Proxima b.

https://arxiv.org/abs/1608.08620

Damasso y Del Sordo obtienen resultados similares a partir de las series temporales de velocidad radial, confirmando parcialmente el descubrimiento de Proxima b.

https://arxiv.org/abs/1612.03786

La atmósfera del planeta GJ1132 b empieza a desvelar sus secretos.

Recientemente ha sido anunciada la detección de una atmósfera en GJ1132 b, un apasionante planeta terrestre de 1,62 M⊕ que orbita en torno a una enana roja cercana.

GJ1132 b es un exoplaneta muy interesante. Su descubrimiento fue anunciado en 2015 por Zachory K. Berta-Thompson y el resto del equipo del proyecto MEarth. Como sabemos, MEarth es un proyecto liderado por el legendario astrofísico David Charbonneau con el objetivo de detectar tránsitos en las estrellas más pequeñas y cercanas, en las que con la tecnología actual es posible detectar tránsitos de planetas terrestres desde observatorios basados en la Tierra. Las medición precisa de los tránsitos reveló que GJ1132 b era un pequeño planeta que parecía tener un radio de sólo 1,16 R⊕.

Su masa fue medida por el equipo del Observatorio de Ginebra realizando medidas de velocidad radial con HARPS en Chile. Resultó ser de 1,62 M⊕ y le otorgaba una densidad marcadamente terrestre, de 6 g/cm3. Por su ubicación, GJ1132 b sufre una irradiación mayor que la terrestre, con una temperatura de equilibrio de unos 300 C. De ahí, que habitualmente se considerase que podría tener cierta similitud con Venus, el segundo planeta del Sistema Solar.

Una representación artística del misterioso planeta GJ 1132 b. (Crédito: Diana Berry.) 

Orbita en torno a una enana roja M4,5V cercana, a 39 años luz. GJ1132 es una estrella muy pequeña, de apenas una masa de 0,18 M⊙ y radio de 0,20 R⊙. La estrella era tan pequeña que desde un observatorio terrestre (bastaron los pequeños telescopios de 40 cm en Cerro Tololo del proyecto MEarth) se había podido detectar el tránsito de este pequeño planeta. Como sabemos el tránsito se detecta por la disminución del brillo de la estrella cuando entre nosotros y la propia estrella pasa un planeta.

Un planeta rocoso como GJ1132 b y con un tránsito tan intenso era ideal para intentar estudiar su atmósfera... y conocer la atmósfera de un planeta de sólo 1.6 M⊕ es algo extraordinario. La única supertierra con una atmósfera detectada es 55Cancri e, de una masa de unas 8 M⊕, para la cual Tsiaras et al. (2016) encontraron características atmosféricas que podrían explicarse por la presencia de hidrógeno y posiblemente HCN, creando expectativas de que el planeta fuera rico en carbono (y diamantes). Al hallazgo, sin embargo, no le faltan detractores (Demory). Hay otros planetas de baja masa estudiados incansablemente, como GJ1214 b con una masa de 6,26 M⊕ y HD97658 b con 7,55 M⊕ cuya atmósfera no ha sido detectada quizá por la presencia de nubes de algún tipo en la alta atmósfera.

El tránsito se detecta por la reducción del brillo aparente de la estrella cuando entre nosotros y la propia estrella pasa el planeta. (Fuente: CfA)

En 2016 Laura Schaeffer et al. (Incluyendo a Berta-Thompson) publicaron estudios teóricos especulando con las posibilidades de GJ1132 b. Se argumentaba que podía haber retenido agua en su atmósfera. Como sabemos, durante su juventud las enanas rojas son mucho más luminosas y durante este periodo el planeta habría sufrido un efecto invernadero infernal. El agua de la atmósfera se rompe, escapando el hidrógeno al espacio. El resultado es una atmósfera dominada por oxígeno (no biológico). Se razonaba que un mar de magma podría haber absorbido cierta parte de este oxígeno, también se explicaba que si la atmósfera hubiera contenido una parte importante de hidrógeno, el oxígeno habría formado agua en la atmósfera. No se abordaba el tema del dióxido de carbono ni del nitrógeno atmosférico.

Bastaron los pequeños telescopios de 40 cm en Cerro Tololo del proyecto MEarth para detectar el tránsito del planeta terrestre GJ1132 b. (Fuente: CfA)

Los rumores durante todo este año 2016 sobre la posible atmósfera de GJ1132 b han sido continuos y, por fin, se han materializado en este paper tan esperado, que anuncia la detección de una atmósfera en el planeta. El autor principal es Southworth de la Universidad de Keele en Reino Unido. Utilizaron el dispositivo GROND, una cámara multi-banda, montada en el telescopio MPG de 2,2 metros en La Silla, en Chile. Estudiaron 9 tránsitos de la estrella en 7 bandas simultáneamente (griz en el visible y JHK en el infrarrojo cercano). También se analizaron los resultados de las observaciones en las bandas gi con PISCO durante la detección del planeta de Berta-Thompson.

Dos son las conclusiones principales del paper:

1. El planeta parece más grande de lo inicialmente calculado. La estimación inicial realizada por sus descubridores de 1,16 R⊕ se ha visto corregida, que ahora pasa a ser de 1.35 R⊕. De esta manera, la densidad pasa de 6 g/cm3 a 3 g/cm3, y ya no parece tan rocoso, un planeta así podría tener algún tipo de material volátil, quizá agua o hidrógeno.

2. Probablemente tenga atmósfera. El tránsito observado en la banda z era más pronunciado de lo esperado, consecuencia de que la atmósfera del planeta tiene cierta opacidad en esta banda. El resultado tiene una significatividad estadística que no está mal: 4 sigmas.

Utilizando modelos de Madhusudhan y Seager se ha buscado el espectro teórico que mejor explica los datos observados y parece ser debido a la presencia de agua en la atmósfera, entre un 1-10% de agua. Utilizando modelos teóricos basados en petitCODE parecía deberse a la abundancia de CH4.

Los puntos rojos representan las mediciones realizadas por el detector GROND. Las líneas son los espectros teóricos que mejor ajustan, con un contenido de agua del 0,1% a 20%. (Fuente: Southworth et al. 2016)

Estos resultados describen un mundo apasionante, algo más grande que la Tierra, con una atmósfera de hidrógeno con la presencia de agua o metano. No obstante hay que ser prudentes. No sería la primera vez que se anuncia una atmósfera en un planeta que resulta ser un error. Quizá el Telescopio Espacial Hubble pueda echar una mano en este asunto.

2011. Croll con la cámara infrarroja del telescopio CFHT creyó detectar una atmósfera en GJ1214 b. Luego se comprendió que no era así. Hay que ser prudente con estos descubrimientos si no están confirmados.

http://arxiv.org/abs/1104.0011

2015. El anuncio del descubrimiento de GJ1132 b. El planeta era terrestre y no demasiado cálido.

https://arxiv.org/abs/1511.03550

2016. El primer estudio de las atmósferas de los planetas TRAPPIST-1 b y c.

http://arxiv.org/abs/1606.01103

2016. El estudio teórico de las posibilidades del planeta GJ1132 b.

https://arxiv.org/abs/1607.03906

2016. El anuncio de la atmósfera de GJ1132 b.

https://arxiv.org/abs/1612.02425

La Hipótesis de la Tierra Especial (Rare Earth)

La “Hipótesis de la Tierra Especial” sostiene que el origen de la vida y la evolución de la complejidad biológica requiere una combinación muy improbable de eventos. De esta manera, la vida tal como la conocemos sería un fenómeno sumamente raro en nuestra Galaxia.

Quizá nada impida pensar que la Tierra y su vida evolucionada podría ser extremadamente infrecuente. (Fuente: NASA)

La hipótesis fue difundida en el famoso libro “Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe” (Ward y Brownlee, 2000). Se puede resumir en que la vida simple puede ser común en el Universo. Sin embargo, la evolución de la vida animal compleja es extremadamente improbable.

Esta hipótesis rompe con el “Principio de Mediocridad”, que desde los tiempos de Copérnico y Galileo sostiene que el “Punto Azul Pálido” (tal como lo denominó Carl Sagan) es un insignificante planeta rocoso en un sistema planetario típico. Algo nada excepcional.

Analicémos el tema desde el punto de vista de los exoplanetas:

La Vía Láctea.
Lo más importante que se ha aprendido durante todos estos años de descubrir exoplanetas es que hay muchos. Nuestra Galaxia está llena de planetas. Gracias a los resultados estadísticos proporcionados por el Telescopio Espacial Kepler sabemos que la mayoría de las estrellas normales van acompañadas de exoplanetas.

No parece que haya una Zona Habitable Galáctica estática en un objeto tan dinámico y cambiante como es una Galaxia. No parece haber una zona privilegiada para la vida, restringida a pequeñas regiones concretas en la que habitemos casualmente. Por el contrario, se han descubierto planetas orbitando en todo tipo de estrellas originadas en los ambientes más diversos.

Otro aspecto que caracteriza los distintos sistemas planetarios es su Diversidad. Es por ello que los planetas con vida pueden ser raros y, sin embargo, abundantes. Pongamos un ejemplo. Imaginemos (no es el caso) que solo hubiera vida en los sistemas planetarios en los que hay gigantes gaseosos muy cercanos a su estrella, lo que se denomina "Hot Jupiters" en inglés. Pues bien, no son habituales, pero esto tan raro es un 1% (aprox.) de todos los sistemas planetarios conocidos, y hay millones y millones y millones en nuestra Galaxia. Se puede ser raro y abundante, si la diversidad, como es el caso, es elevada.

Sin embargo, la línea argumental tiene una debilidad: si tan abundante son los planetas y la vida en la Galaxia, ¿dónde están los extraterrestres?.

Este es, sin duda, uno de los mayores enigmas de la Ciencia del siglo XXI.

Descripción del Sistema Solar. Su orden y simetría es aparente, muchos otros sistemas planetarios son diferentes. (Fuente: Wikipedia) 

El Sol.

Como sabemos, el Sol es una estrella más bien grande, del tipo espectral G2V, una estrella de población I rica en elementos pesados y, por tanto, de metalicidad elevada. La mayoría de las estrellas de la secuencia principal son enanas rojas (algo así como un 70%) más pequeñas que nuestro Sol. Tampoco es que el Sol sea una estrella infrecuente, un 7-8% de las estrellas de la secuencia principal son del tipo solar.

A pesar de sus peculiaridades, nada impide que las numerosas enanas rojas sean habitables y que la vida florezca en la Galaxia, pero si es así, ¿por qué el único ejemplo de vida que conocemos reside junto a una estrella grande como el Sol?.

Si la vida en estas pequeñas estrellas es posible, ¿por qué no vivimos en una enana roja?

Otra pregunta sin respuesta, por ahora.

Júpiter y Saturno dominan por masa el Sistema Solar. Difícil es saber el impacto que produjeron en la vida en la Tierra. (Fuente: Wikipedia; Crédito lesud.com)

Júpiter y el Sistema Solar Externo.

Difícil es saber cuál fue el papel de Júpiter en el desarrollo de la vida en la Tierra. Quizá fue un héroe, quizá un villano. Es posible que actuase de "guardián" protegiendo a nuestro planeta de impactos que lo habrían destruido, es posible que produjera una avalancha de meteoritos llenos de volátiles y compuestos orgánicos que plantasen la simiente de la vida en los incipientes mares de la Tierra joven. No se sabe. Quizá su comportamiento dinámico y violento, tal como predicen los modelos actualmente de moda (modelo de Niza) fue más una amenaza para la vida en la Tierra que otra cosa.

De cualquier forma, la presencia de un planeta del tipo Júpiter en el Sistema Solar no es algo raro. De hecho, se sabe que en las estrellas de alta metalicidad como el Sol lo más probable es que tengan gigantes gaseosos.

La arquitectura de los sistemas planetarios es muy diversa. A pesar de ello, ha podido encontrarse orden en el caos y algunos patrones pueden identificarse. La llamada “Dicotomía Kepler”, viene a decir que hay dos tipos de sistemas planetarios muy habituales. Los dominados por un solo planeta, normalmente un gigante en una órbita errática que ha destruido al resto del sistema (o los ha dejado en órbitas excéntricas) y los “multis”, sistemas con múltiples planetas, normalmente más pequeños, ordenados en órbitas circulares coplanares.

A menudo, los gigantes gaseosos pueden estar en órbitas excéntricas e, incluso, migrar, destruyendo o dejando en una situación inestable al resto del sistema planetario. Después de ver otros sistemas realmente hay que agradecerle a Júpiter que durante su violenta juventud no destruyera la Tierra.

El Sistem Solar Interno.

En general, nuestro Sistema Solar es típico en el sentido de que los planetas grandes están más alejados que los pequeños, diferenciando el Sistema Solar Externo del Interno, pero es atípico en sus magnitudes. El Sistema Solar parece muy alejado del Sol. Los resultados de la misión Kepler muestran sistemas planetarios en estrellas de tipo solar en los que es habitual encontrar planetas en la zona interior a Mercurio.

Otro aspecto que llama la atención es la ausencia de un tipo de planeta muy común en la Galaxia, llamado Supertierra. Su masa varía entre 5 y 10 veces la masa de la Tierra. Es verdad que Mike Brown y Konstantin Batygin andan a la caza del noveno planeta, una Supertierra en las afueras del Sistema Solar, pero nada hay demostrado.

La colisión que dio lugar a la Luna quizá favoreció la aparición de la vida en la Tierra. (Fuente: NASA)

La Luna.

Una Tierra sin Luna tendría una día más corto y un eje de rotación menos estable. Además, la actividad volcánica de la Tierra se ve afectada por el estrés que las mareas de la Luna producen en la corteza terrestre. Quién sabe además si la colisión que dio lugar a la Luna debilitó la corteza terrestre y la hizo más ligera, facilitando esa tectónica de placas que tan importante es en el ciclo del carbono.

Lo cierto es que aunque se han descubierto miles de exoplanetas, no se han descubierto exolunas. Y es extraño. Es verdad que quizá las exolunas del tamaño de la Tierra no deben ser muy habituales, es verdad que no es fácil detectarlas, pero es que no hemos descubierto ni una sola.

La Tierra.

Se han realizado numerosos estudios sobre la frecuencia de la presencia de planetas terrestres en la Zona Habitable de las estrellas del tipo solar. Este parámetro (Eta Earth) puede estar entre el 2-10%. (Quizá haya que dedicar una entrada en exclusiva a este tema tan interesante.)


En general, no tengo la sensación de que nuestro Sistema Solar sea especialmente raro. Es verdad que no es un sistema planetario típico: tiene una estrella del tipo solar, no tiene supertierras, faltan planetas terrestres dentro la órbita de Mercurio,...

Pero los sistemas planetarios son enormemente diversos. Una vez más, como ya nos mostraron Copérnico y Galileo, como ya nos mostró Darwin, no parecemos ser demasiado especiales. Vivimos en un sistema planetario más, de los muchos que hay…

Quizá la vida compleja pueda también desarrollarse donde solo hay fumarolas hidrotermales (Fuente: photolib.noaa.gov) 

A la diversidad de los sistemas planetarios hay que añadir la enorme diversidad de las formas de vida conocidas y su reconocida capacidad para adaptarse a los ecosistemas más inverosímiles. La propia evolución estocástica de una población hace que el aumento de la biodiversidad de un ecosistema evolucione inevitable a la presencia de organismos cada vez más complejos.

La evolución biológica desde las primeras formas de vida hasta la vida compleja se plantea que es extremadamente improbable. No estoy de acuerdo. para mí, la complejidad nace de la cantidad de individuos y su diversificación. (Fuente: Wikipwdia; Crédito: LadyofHats)

Sin embargo, quedan preguntas en busca de respuesta:

Si tan abundante es la vida en la Galaxia, ¿dónde están esos extraterrestres?

Si la vida en las enanas rojas es posible, ¿por qué no vivimos en una enana roja?, ¿por qué el único ejemplo de vida que conocemos reside junto a una estrella grande como el Sol?

Si las lunas son habituales, ¿por qué no hemos descubierto ni una sola?




2003. Cirkovic especula sobre la relación entre el "Principio Antrópico" y la "Hipótesis de la Tierra Especial".
https://arxiv.org/abs/astro-ph/0306185

2005. Un paper de Debra Fischer y Jeff Valenti sobre la relación entre la metalicidad de las estrellas y la presencia de exoplanetas gigantes gaseosos.
https://www.researchgate.net/profile/D_Fischer/publication/230967637_The_Planet-Metallicity_Correlation/links/00b7d52be357729458000000.pdf

2010. Duncan Forgan nos describe la "Hipótesis de la Tierra Especial". Además, realiza simulaciones numéricas que explican que no se hay entrado en contacto con civilizaciones avanzadas.
https://arxiv.org/abs/1001.1680

2012. Uno de los muchos papers que tratan sobre la "Dicotomía de Kepler". El autor intenta explicar las dos diferentes poblaciones por la formación de planetas partiendo de modelos de formación de inestabilidad planetaria.
https://arxiv.org/abs/1206.6898

2014. Una medición de Eta-Earth del 6,8%. Quiere decir que el 6,8% de las estrellas del tipo solar tienen un planeta pequeño en la Zona Habitable.
https://arxiv.org/abs/1406.6048

2014. Sarah Ballard y John Archer Johnson sobre la "Dicotomía Kepler" en las enanas rojas.
https://arxiv.org/abs/1410.4192