La Historia de los Exoplanetas Habitables.

La historia de la búsqueda de los exoplanetas habitables es una aventura emocionante, impredecible y, sobre todo, es la historia de una sociedad que busca saber si hay algo o alguien más allá de la Tierra. Es, además, una historia reciente, apenas hace unos pocos años nadie conocía ningún candidato serio y ¡hoy se conocen decenas y decenas de posibles exoplanetas habitables!.

Empieza en 2007, cuando Stéphane Udry (Observatorio de Ginebra) anuncia el hallazgo del planeta Gliese 581 d, que aún hoy (2016) no sabemos si es real o un producto de la actividad de la estrella. Se inicia así una prolongada serie de artículos científicos sobre la habitabilidad de los planetas de Gliese 581, no exenta de debates apasionados, que aún continúa.

En noviembre de 2011 Xavier Bonfils (vinculado también al equipo de Ginebra) anuncia el descubrimiento de Gliese 667C c y la comunidad científica se conmueve hasta los cimientos. Su descubrimiento nace envuelto en una ruidosa controversia con Anglada Escudé sobre la autoría del hallazgo que no debería desviar la atención sobre el hecho de que este planeta sorprendente, a solo 23 años luz, hoy continúa siendo excitante, uno de los más prometedores.

También en 2011, en diciembre, el telescopio Kepler comienza a publicar sus planetas potencialmente habitables con Kepler-22 b, un planeta que actualmente no impresiona, quizá demasiado grande con más de 2 R⊕.

De esta manera, con el comienzo de 2012 podemos seguir el ritmo de descubrimientos analizando la evolución del catálogo que ya entonces preparaba el Laboratorio de Habitabilidad Planetaria (PHL).

Febrero 2012. Esta es la imagen más antigua que he encontrado en el Catálogo de Exoplanetas Habitables. Podemos ver ya 4 planetas candidatos. Gliese 667C c en 2016 todavía es considerado uno de los exoplanetas con más posibilidades:

(Fuente: Laboratorio de Habitabilidad Planetaria. PHL. Universidad de Puerto Rico en Arecibo)

Enero 2013. 9 candidatos entre los que aparecen algunos nuevos: Destaca Kepler- 62 f que sigue siendo uno de los mejores. HD 40307 g y Gliese 163 c actualmente parecen demasiado grandes.

(Fuente: Laboratorio de Habitabilidad Planetaria. PHL. Universidad de Puerto Rico en Arecibo)

 
Marzo 2014. 20 candidatos entre los que aparecen numerosas aportaciones nuevas del telescopio Kepler. También es posible ver Tau Ceti e.

(Fuente: Laboratorio de Habitabilidad Planetaria. PHL. Universidad de Puerto Rico en Arecibo)

Enero 2015. 29 candidatos entre los que alguno pertenece al K2 y a los magníficos descubrimientos de Guillermo Torres con el telescopio Kepler, como Kepler-442 b o Kepler-438 b. También es posible identificar Kepler-186 f de Elisa Quintana.

(Fuente: Laboratorio de Habitabilidad Planetaria. PHL. Universidad de Puerto Rico en Arecibo)

Mayo 2016. Hay ¡42 exoplanetas!. Ya no caben en un único gráfico. Aquí está la selección de los 9 más prometedores:

(Fuente: Laboratorio de Habitabilidad Planetaria. PHL. Universidad de Puerto Rico en Arecibo)

Aunque el ritmo de descubrimientos impresiona esta historia no ha hecho sino empezar. 
¿Cuantos conoceremos dentro de 5 años?


Para finalizar mostramos un bibliografía de esta historia emocionante.

La historia empieza en 2007, cuando Udry (del Observatorio de Ginebra) anuncia los planetas Gliese 581 c y d. En el mismo año Selsis los analiza con un resultado esperanzador: Gliese 581 c estaba demasiado cálido, pero para Gliese 581 d había esperanzas. En su tiempo era un resultado fantástico, pero hoy d nos parece demasiado grande.

2007. El descubrimiento de Udry del Observatorio de Ginebra.

https://arxiv.org/abs/0704.3841

2007. El análisis de Franck Selsis.
https://arxiv.org/abs/0710.5294

2013. Leconte muestra las posibilidades de habitabilidad de Gliese 581 c.

http://arxiv.org/abs/1303.7079

Con el tiempo se descubrieron más planetas en esta estrella, y fue en 2010 cuando Vogt y Butler del Observatorio Lick anunciaron un planeta sorprendente: Gliese 581 g, con solo 3,1 M⊕ era más pequeño y parecía mucho mejor ubicado en la Zona Habitable que Gliese 581 d…El hallazgo cautivó a la sociedad, llegaron incluso a buscarle un nombre más elegante (Zarmina), más adecuado para un planeta tan sugerente. Sin embargo, muchos otros investigadores discrepaban sobre el descubrimiento cuestionando abiertamente su existencia. El debate estaba servido. Duró muchos años y contó con la participación de prestigiosos investigadores: Hatzes, Anglada, Gregory, Tuomi, Forveille,...

2010. El espectacular anuncio de Vogt de Gliese 581 g.
http://arxiv.org/abs/1009.5733

2010. Anglada Escudé muestra su opinión sobre el hallazgo.
http://arxiv.org/abs/1011.0186

2010. Gregory no detecta Gliese 581 g.
http://arxiv.org/abs/1001.0800

2011. Tuomi no detecta Gliese 581 g.
http://arxiv.org/abs/1102.3314

2011. Forveille (Observatorio de Ginebra) no detectan el planeta.

http://arxiv.org/abs/1109.2505

2012. Vogt defiende la existencia del planeta.
http://arxiv.org/abs/1207.4515

2012. Baluev no ve Gliese 581 g.
http://arxiv.org/abs/1209.3154

2012. Toumi sigue sin detectar el planeta.
http://arxiv.org/abs/1211.1280

2013. Hatzes no detecta el planeta.
http://arxiv.org/abs/1307.1246

2014. Joiner no detecta el planeta.
http://arxiv.org/abs/1404.4381

Finalmente, Robertson publicó un demoledor estudio mostrando que ni Gliese 581 d ni Gliese 581 g existían realmente y eran el mero efecto (un espejismo) de la actividad estelar. No falta quien todavía cuestione el análisis de Robertson al menos para Gliese 581 d.

2014. El demoledor estudio de Robertson. Gliese 581 d y g no existen, son ruido estelar.
http://arxiv.org/abs/1407.1049

2015. La defensa de Gliese 581 d por Anglada Escudé.
http://arxiv.org/abs/1503.01976

2015. Robertson responde.
http://arxiv.org/abs/1503.02565

2015. Hatzes apoya la tesis de Robertson.
http://arxiv.org/abs/1512.00878

No debe defraudarnos tanto debate, es la sal de la Ciencia, lo que se llama el método científico.

En 2011 Pepe en un excelente estudio de velocidades radiales con datos del HARPS anunció el descubrimiento de HD 85512 b. Lisa Kaltenegger enseguida mostró las posibilidades de la habitabilidad del planeta si tuviera nubes que aumentasen su albedo, pero hoy (Kopparapu 2013) nos parece demasiado cálido, más parecido a un Venus que a una Tierra.

2011. El descubrimiento de HD 85512 b.
http://arxiv.org/abs/1108.3447

2011. Kaltenegger estudia la habitabilidad del planeta.
http://arxiv.org/abs/1108.3561

2013. El clásico estudio de Kopparapu. El planeta no está en la Zona Habitable.
http://arxiv.org/abs/1301.6674

2013. Leconte sin embargo defiende la habitabilidad del planeta, mientras sea un rotador lento.

http://arxiv.org/abs/1303.7079

2013. Yang también defiende su habitabilidad.

http://arxiv.org/abs/1307.0515

En un fin de año de 2011 trepidante, en noviembre, Bonfils anuncia el descubrimiento de Gliese 667C c, un planeta entonces sorprendente que hoy (en 2016) sigue pareciendo sorprendente, siendo uno de los planetas con más posibilidades de habitabilidad. 5 años han pasado, un periodo de tiempo enorme en un campo tan dinámico como el de los exoplanetas. Durante este tiempo ha sido objeto de exigentes revisiones y análisis feroces que ha conseguido superar. No es un candidato sino un planeta firmemente confirmado siendo el único de los primeros planetas supuestamente habitables que hoy (2016) sigue siendo uno de los más prometedores.

2011. El anuncio de Bonfils de Gliese 667C c.
http://arxiv.org/abs/1111.5019

2012. Anglada Escudé descubre el planeta en paralelo iniciando una disputa sobre la primacía del descubrimiento.
http://arxiv.org/abs/1202.0446

2012. Gregory detecta planetas adicionales.
http://arxiv.org/abs/1212.4058

2013. Anglada Escudé mejora la detección y confirma los planetas.

http://arxiv.org/abs/1306.6074

2014. Otro estudio demoledor de Robertson en el que cuestiona Gliese 667C e y f. Gliese 667C c sobrevive.
http://arxiv.org/abs/1409.0021

En 2011, en diciembre, el telescopio Kepler comienza a publicar sus candidatos a planeta habitable con Kepler-22 b. Un planeta que actualmente no impresiona, quizá ahora demasiado grande, con más de 2 R⊕.
http://arxiv.org/abs/1112.1640

2012. HD 40307 g. Quizá demasiado grande para los criterios actuales. En una estrella del tipo K. El anuncio de Tuomi del planeta:
http://arxiv.org/abs/1211.1617

2012. Tau Ceti e. Un interesante descubrimiento de Tuomi sobre el que ya hemos escrito.
http://arxiv.org/abs/1212.4377

2013. Kepler-62 e y f. Son planetas con buenas posibilidades de habitabilidad en torno a una estrella K2V. El anuncio del descubrimiento del equipo Kepler:

http://arxiv.org/abs/1304.7387

2013. Gliese 163 c. Un planeta en una enana marrón. Quizá muy grande. El descubrimiento de Bonfils de Gliese 163 c:
http://arxiv.org/abs/1306.0904

2014. Los 851 planetas confirmados por el método de validación de candidatos “por multiplicidad”. Entre otros, Kepler-296 f, Kepler-283 c, Kepler-298 d y Kepler-174 d.
http://arxiv.org/abs/1402.6534

2014. Tuomi realiza un análisis bastante desconocido en el que detecta planetas hipotéticamente habitables en torno a enanas rojas. Gliese 180 b y c, Gliese 422 b, Gliese 682 b. Están sin confirmar.
http://arxiv.org/abs/1403.0430

2014. El espectacular anuncio de Kepler-186 f, un planeta pequeño, de tamaño inferior a 1,2 R⊕. Elisa Quintana.
http://arxiv.org/abs/1404.5667

2014.El descubrimiento de Kapteyn c, del que ya hemos hablado.

http://arxiv.org/abs/1406.0818 

En 2015 también el planeta fue objeto de la crítica de Paul Robertson:

http://arxiv.org/abs/1505.02778 

Enseguida hubo respuesta de sus descubridores.
http://arxiv.org/abs/1506.09072

2014. Gliese 832 c, orbita en una enana roja, muy cerca, a 16 años luz. Un descubrimiento del australiano Wittenmyer.
http://arxiv.org/abs/1406.5587

2015. 12 planetas confirmados con el método Blender. Entre otros, Guillermo Torres anuncia el descubrimiento de Kepler-442 b y Kepler-438 b.
http://arxiv.org/abs/1501.01101

2015. K2-3 d es el primer planeta potencialmente habitable del K2, la segunda vida de Kepler. Este planeta es apasionante y dará que hablar.
http://arxiv.org/abs/1501.03798

2015. Wolf 1061 c, a 14 años luz. Wright anuncia su descubrimiento, que está sin confirmar.
http://arxiv.org/abs/1512.05154

2016. El paper con los nuevos 1.284 planetas de Kepler confirmados con el método estadístico masivo vespa. Entre ellos, Kepler-1229 b y otros 8 planetas más potencialmente habitables. 

http://arxiv.org/abs/1605.02825

Gemelos de la Tierra y el exoplaneta Kepler-452 b.

Un análisis global de los Ecosistemas de nuestra Galaxia es todo un desafío, porque desconocemos qué condiciones son las que permiten el afloramiento de la vida en los planetas.

Nuestra única fuente de información son las extrapolaciones que podemos realizar partiendo de los modelos construidos con los datos disponibles de la Tierra y otros cuerpos del Sistema Solar. Es verdad, además, que algunos cuerpos del Sistema Solar nos dan indicios de posibles ecosistemas alternativos.

La Tierra es el ecosistema obvio: un planeta de silicatos, con un núcleo metálico, que mantiene unos mares de agua en su superficie. El planeta rota rápidamente en relación con su movimiento de traslación en una órbita circular. Nada menos que 365 rotaciones en cada órbita.

No nos engañemos. No se conoce ningún exoplaneta que, por sus características, pueda considerarse un Gemelo de la Tierra. Quizá lo más similar que conocemos es Kepler-452 b, un lejano planeta a más de 1.000 años luz, que orbita en una órbita circular en torno a una estrella del tipo solar. Su periodo de 385 días es muy parecido al de la Tierra.

El sistema Kepler-452 comparado con el pequeño sistema Kepler-186 y el Sistema Solar (Fuente: NASA/JPL) 

Cuando se anunció el hallazgo del planeta fue objeto de muchos comentarios sensacionalistas. La prensa poco rigurosa empezó anunciando un Gemelo de la Tierra, pero basta un análisis del tamaño del planeta (1,6 R⊕), demasiado grande y más propio de un minineptuno con hidrógeno y helio en su atmósfera que un planeta terrestre, para pensar que Kepler-452 b más que un “Gemelo de la Tierra” más bien es algo así como un “Primo” de la Tierra, un pariente algo lejano.

Vivimos en una Galaxia muy grande así que ¡sigamos buscando!.

Comparación entre la Tierra y su "primo". (Fuente: NASA/JPL)

Los Gemelos de la Tierra, este tipo de ecosistema, ha sido ampliamente estudiado desde el punto de vista teórico. James Fraser Kasting es considerado el fundador de la habitabilidad planetaria moderna con su libro "How to Find a Habitable Planet”. Su planteamiento de 1993 sobre zonas habitables fue particularmente decisivo en la conformación del pensamiento en esta materia. La zona habitable se define como el lugar del sistema en el que es posible la presencia de mares de agua en la superficie del planeta.

Se calcula analizando un planeta similar a la Tierra con atmósfera de CO2 / H2O / N2. Estimaciones conservadoras para estas distancias en nuestro propio Sistema Solar son 0.95 UA ("Pérdida del Agua": presencia de agua en la estratosfera, fotólisis y escape del hidrógeno) y 1.37 UA (aumento del albedo por condensación del CO2). Otros límites más optimistas se definían empíricamente basados en el hecho de que el Venus joven pudo ser húmedo (0.75 UA) y que el Marte antiguo pudo tener mares de agua (1.77 UA).

Kopparapu, Ramirez y Kasting en 2013 actualizaron los estudios de Kasting de 1993 (20 años después). Las nuevas estimaciones eran 0.99 UA ("Pérdida del Agua" o "Efecto Invernadero Húmedo", mismo criterio que Kasting) y 1.70 UA ("Máximo Efecto Invernadero"). También incluían los límites optimistas para el Venus joven (0.75 UA) y que el Marte antiguo pudo tener mares de agua (1.77 UA). El efecto de la condensación del CO2 propuesto por Kasting no fue considerado, ya que había sido mostrado que no era correcto (Forget et al. 1997). En un paper posterior de 2014, Kopparapu y Ramirez muestran la sensibilidad de sus cálculos a variaciones en la masa del planeta.

Las estimaciones de Kopparapu en 2013 comparadas con las de Kasting en 1993.

Julio 2015. El anuncio de la NASA sobre el descubrimiento de Kepler-452 b.
http://www.nasa.gov/press-release/nasa-kepler-mission-discovers-bigger-older-cousin-to-earth/

Julio 2015. El paper con el descubrimiento de Kerpler-452 b, por Jon Jenkins.
http://arxiv.org/abs/1507.06723

1993. Kasting abre el inicio de los estudios de habitabilidad modernos.

http://hrsbstaff.ednet.ns.ca/jenninj2/Astronomy%2012/Miscellaneous/Projects/Habitability/Habitable%20Zones%20around%20Main%20Sequence%20Stars.pdf

2007. Selsis analiza la habitabilidad de Gliese-581 c y d.

https://arxiv.org/abs/0710.5294

2011. Otro de los primeros estudios de habitabilidad, Lisa Kaltenegger sobre HD-85512 b, hoy considerado demasiado cálido.

https://arxiv.org/abs/1108.3561

2013. Kopparapu actualiza el planteamiento de Kasting de 1993. Muestra, entre otros, que HD-85512 b no está ni siquiera en la Zona Habitable Optimista.  

https://arxiv.org/abs/1303.2649

2014. Kopparapu mejora su estudio considerando la dependencia de la Zona Habitable de la masa del planeta.

https://arxiv.org/abs/1404.5292

El Catálogo de Exoplanetas Habitables.

Un vistazo al Catálogo de los planetas “Potencialmente Habitables” del PHL nos sobrecoge y nos apasiona, porque en alguno de estos planetas puede haber algo (o alguien) que supere todo lo imaginable.

¿Alguno de estos planetas tendrá vida siquiera bacteriana? ¿Alguno estará habitado? ¿Alguno acogerá civilizaciones?

Nadie lo sabe.

Los 9 inquietantes exoplanetas más "Potencialmente Habitables". 

(Fuente: PHL. Universidad de Puerto Rico en Arecibo.)

Lo que sí sabemos es que estos planetas denominados “Potencialmente Habitables” están en la zona en la cual, si tuvieran la atmósfera adecuada, probablemente podrían tener mares en sus superficies. Están, se dice, en la Zona Habitable de la estrella. Muchos de ellos están sin confirmar, muchos otros aparecen con una estimación de sus parámetros imprecisa. Es, en definitiva, una lista de objetos astronómicos que merecen estudios más detallados. Pero nada más.

Y aún sabiéndolo, nos estremecen y nos entusiasman.

¿Habrá en alguno de esos planetas algo parecido a “Cien años de soledad”? ¿Algo comparable al “Otelo” de Verdi? ¿Algo quizá similar a la Alhambra de Granada o los frescos de Bonampak?

Carl Sagan se expresaba así en “Cosmos”:

“¿Son muy distintos de nosotros? ¿Cuál es su forma, su bioquímica, su neurobiología, su historia, su política, su ciencia, su tecnología, su arte, su música, su religión, su filosofía?”

La institución que mantiene el catálogo es el Laboratorio de Habitabilidad Planetaria (PHL) de la Universidad de Puerto Rico en Arecibo. Además, ha liderado el desarrollo de un índice ESI (Earth Similarity Index) que nos muestra en qué medida estos planetas son parecidos a nuestra Tierra. Gracias a este dato pueden ordenar los planetas por su similitud con la Tierra. El índice fluctúa entre 0 y 1. Cuando el valor supera 0,8 se considera que el planeta es como la Tierra.

El Índice ESI mide la similitud de un Exoplaneta con la Tierra. 

(Fuente PHL. Universidad de Puerto Rico en Arecibo)

Para construir la lista se seleccionan aquellos exoplanetas cuya masa está entre 0,1 y 10 M⊕ o bien cuyo radio se encuentre entre 0,4 y 2,5 R⊕ y que además estén orbitando dentro de la Zona Habitable Optimista de su estrella (Kopp. 2014). Actualmente hay 42 exoplanetas.

También han tenido el acierto de clasificar los planetas atendiendo a sus posibilidades. De hecho, de los 42 planetas actuales se han seleccionado 9 especialmente prometedores. En estos planetas la masa está entre 0,5 y 5 M⊕ o bien su radio entre 0,8 y 1,5 R⊕. Además, se les exige que estén en la Zona Habitable Conservadora (Kopp. 2014).

La mayoría de los candidatos serán meros espejismos en el despiadado desierto interestelar, efectos ópticos, engaños de luz. Pero quizá alguno, sí quizá alguno, sea algo así como un oasis de agua.

Un espejismo en el desierto de Mojave. Un efecto óptico nos hace creer que hay agua donde realmente no la hay. Algunos exoplanetas también podrían ser espejismos.(Fuente: Wikipedia.org)

Revisemos uno a uno los 9 posibles oasis de vida:

2011.

Gliese 667 C. Anunciado en 2011, fue el primero en ser descubierto de la lista. Además de ser uno de los que goza de más posibilidades de habitabilidad, es también uno de los más cercanos, apenas a 22 años luz. Gliese 667 C c fue publicado en medio de una intensa controversia sobre la primacía del descubrimiento entre Xavier Bonfils y Anglada Escudé. Gliese 667 C d y f descubiertos posteriormente todavía son objeto de debate.

La detección del planeta en la zona habitable Gliese 667C c no estuvo exenta de controversia. Fue por primera vez mencionada en noviembre de 2011 por Xavier Bonfils y el resto del equipo HARPS.

http://arxiv.org/abs/1111.5019

La publicación del primer exoplaneta habitable del equipo Kepler (Kepler-22 b) se produce en diciembre de 2011, sólo un mes después de que Xavier Bonfils desvelase la existencia de Gliese 667C c.

2012.

En febrero llegó el artículo de Anglada-Escudé sobre Gliese 667 C c. Los datos más relevantes eran los proporcionados por Bonfils con el HARPS pero los primeros análisis de estos datos parece que vinieron de Anglada-Escudé ya en 2011.

http://arxiv.org/abs/1202.0446

2013.

En abril se anuncia el descubrimiento de Kepler-62 f junto a cuatro planetas pequeños más orbitando en Kepler-62. Orbita en una estrella K2V.

http://arxiv.org/abs/1304.7387

2014.

Kepler-186 f. Cuando en 2014 la hispana Elisa Quintana lideró el equipo del telescopio Kepler para validar este planeta impresionó notablemente por su reducido tamaño: es el menor de todos, es menor de 1,2 R⊕. Por el contrario, también es el más frío, apenas un 29% del flujo que recibe la Tierra.

http://arxiv.org/abs/1403.5084

Kapteyn b. Ya hemos escrito sobre la profunda impresión que produjo en la sociedad el descubrimiento de este planeta en la zona habitable de la estrella de Kapteyn, una antigua estrella cercana a la Tierra, pero perteneciente a otra Galaxia, nacida probablemente cuando el propio Universo solo contaba con algo más de 2.000 millones de años. Actualmente el planeta no está confirmado y es objeto de debate.

http://arxiv.org/abs/1406.0818

2015.

Kepler-442 b. Si tuviera que elegir un planeta como el que más posibilidades tiene de ser habitable, ese sería Kepler-442. Además de tener un ESI muy elevado (0,84), orbita en una estrella del tipo K, que suelen ser algo más tranquilas que las enanas rojas del tipo M.

Este planeta fue validado en 2015 por el astrónomo de origen argentino Guillermo Torres, que desde hace muchos años trabaja en el Harvard-Smithsonian Center for Astrophisycs (CfA), por supuesto, utilizando datos del telescopio Kepler.

http://arxiv.org/abs/1501.01101

Wolf 1061 c.

No hay noticias de ningún estudio independiente que haya confirmado el hallazgo. Está a solo 14 años luz.

http://arxiv.org/abs/1512.05154

2016.

Kepler-1229 b. Ya hemos escrito sobre este planeta, cuyo descubrimiento ha sido anunciado hace apenas unas semanas (mayo 2016). De cualquier forma, parece que la estrella tiene una compañera que podría afectar a los cálculos de habitabilidad realizados.

http://arxiv.org/abs/1605.02825

Los enigmáticos planetas de Tau Ceti.

Si la bibliografía de Kim Stanley Robinson ya era bastante impresionante con su saga sobre la colonización y terraformación de Marte (Marte Rojo, Marte Azul y Marte Verde), su nuevo libro, “Aurora”, no se queda atrás. Pero Aurora, a diferencia de Marte, no está en el Sistema Solar, sino en una estrella parecida al Sol, apasionante, misteriosa y muy cercana. Me refiero, claro está, a Tau Ceti:

“Dos mil ciento veintidós personas viven en una nave multigeneracional rumbo a Tau Ceti, a 11,9 años luz desde la Tierra. La nave se compone de…”

Tau Ceti es la estrella individual del tipo solar más cercana al Sol. Solo Alfa Centauri A está más cerca, pero forma parte de un sistema de tres estrellas. Tau Ceti es una estrella muy similar al Sol. Es solo un poco más pequeña con el 80% del radio solar.

Tau Ceti (derecha) es un poco más pequeña que el Sol (izquierda). También es más estable, en la imagen aparece sin manchas. (Fuente: Wikipedia)

Esta estrella, probablemente más antigua que el Sol, parece tener un lento periodo de rotación de 34 días, tan lento para una estrella de su tipo que no falta quien sugiera una situación inesperada: puede que la estrella la estemos viendo por su polo, y esto podría ser un problema si queremos estudiar sus planetas. Si estuvieramos viendo el sistema planetario por uno de sus polos, desde esta perspectiva un planeta no dejaría señal en la velocidad radial de la estrella. No lo veríamos.

La estrella está rodeada por un denso disco de escombros (debris disk) situado más o menos en la misma zona del cinturón de Kuiper del Sistema Solar. Aunque el disco de Tau Ceti parece ser más voluminoso que el del Sol, no llega al tamaño del de Epsilon Eridani.

“Tras superar el disco de escombros de Tau Ceti sin mayores problemas, llegaron a la zona planetaria…”

Tau Ceti es una estrella poco activa y muy estable. Tan estable es que muchos espectrógrafos suelen observar que las velocidades radiales apenan fluctúan con el tiempo, como si muy pocas fuentes de ruido alterasen sustancialmente la señal observada. Lo malo es que tampoco se detecta ninguna señal propia de un planeta.

“Los telescopios alojados en el bauprés de la nave eran extremadamente potentes, y ahora mientras cruzaban las órbitas planetarias de Tau Ceti, podían mirar a los planetas más de cerca.”

Tau Ceti e comparada con la Tierra (Fuente: PHL. Universidad de Puerto Rico en Arecibo,)

En 2012 saltaba la noticia. El finlandés Mikko Tuomi parecía haber descubierto una señal en la velocidad radial de la estrella que, al parecer, hasta entonces había pasado desapercibida. Simplemente había aplicado planteamientos estadísticos novedosos en los datos de velocidad radial conocidos. Y eran resultados espectaculares. Nada menos que cinco supertierras, con la cuarta de ellas (Tau Ceti e) en la Zona Habitable. Es verdad, la posible habitabilidad del planeta se deducía de un planteamiento optimista, ya que recibía bastante más luz que la Tierra…

El sistema planetario propuesto por Tuomi. (Fuente: PHL. Universidad de Puerto Rico en Arecibo,)

Dada la novedad de su planteamiento (medias móviles para modelizar el ruido estelar) Tuomi fue muy prudente al anunciar sus planetas, y pidió la realización de más observaciones para confirmar el hallazgo.

El finlandés Mikko Tuomi (Fuente: http://users.utu.fi/miptuom/index.html)

No se han publicando artículos adicionales confirmando el descubrimiento, pero es habitual que se sigan obteniendo observaciones de la estrella en las que se no detecta nada. (Ver, por ejemplo, “Limits on Planetary Companions from Doppler Surveys of Nearby Stars”, Howard et al. noviembre 2014)

¡Qué lejos estamos aún de poder confirmar algo parecido a lo que imagina Kim Stanley Robinson en su libro!:

“Con mucho, la mayor parte de su tiempo de observación era ahora para la luna de[l planeta] E. Estaba cubierta de océanos en su mayor parte, con cuatro pequeños continentes o islas grandes, y muchos archipiélagos.”

2004. Se detecta un exceso en el infrarrojo compatible con la presencia de un disco de escombros.

http://www.ast.cam.ac.uk/~wyatt/gwhd04.pdf

2011.Un estudio de Pepe donde no se detecta señal alguna.

http://arxiv.org/abs/1108.3447

2012. Tuomi anuncia sus supertierras.

http://arxiv.org/abs/1212.4277

2014. El telescopio espacial Herschel resuelve el disco de escombros que rodea al sistema de Tau Ceti, mostrando que los planetas no se verían interferidos por el disco.

http://arxiv.org/abs/1408.2791

2014. Estudio general de Howard en el que los planetas de Tau Ceti no aparecen.

https://conference.ipac.caltech.edu/wfirs2014/talks/WFIRS2014_Howard.pdf

Kim Stanley Robinson es un autor de la llamada Ciencia Ficción “dura”. Para escribir su libro mantuvo diálogos con científicos que le detallaron lo entonces conocido sobre Tau Ceti. De esta manera, el sistema planetario descrito en el libro refleja fielmente los planetas detectados por Tuomi. Por supuesto, os recomiendo su lectura ¡aunque no olvidéis que los planetas de Tuomi están sin confirmar!.

http://www.explorit.org/news/sci-fi-author-kim-stanley-robinson-at-the-nov-7-davis-explorit-astronomy-club-meeting

1994. Un estudio de la estrella Tau Ceti en el que surgen sospechas sobre la posibilidad de que estemos observando la estrella desde el polo.

http://adsabs.harvard.edu/doi/10.1086/174210

CARMENES, buscando planetas en las enanas rojas.

Si en algún sitio de esta Vía Láctea puede encontrarse vida en unos años es en las estrellas más pequeñas. Tecnológicamente ya estamos preparados. Ya habíamos comentado los observatorios TRAPPIST y MEARTH, y la importancia del descubrimiento de los apasionantes planetas TRAPPIST-1 b, c y d y Gliese-1132 b.

Así podría ser una ExoTierra en una enana roja (Fuente: Wikipedia.) 

El análisis quedaría incompleto si no habláramos de CARMENES. Este observatorio es el complemento ideal para observatorios como TRAPPIST y MEARTH, ya que estos dos últimos, mediante la técnica del tránsito pueden medir el radio del planeta. Por su parte, CARMENES, mediante la técnica de la velocidad radial puede calcular la masa. Como consecuencia, combinando ambos datos puede obtenerse la densidad del planeta, que es un dato muy importante para analizar la habitabilidad del planeta ya que permite inducir de qué está compuesto.

Espero que los astrónomos que manejan CARMENES estén buscando un momento en su apretada planificación para medir la masa de los nuevos TRAPPIST-1 b, c y d. Sería sin duda un logro importante.

Las pequeñas estrellas enanas rojas (tipo M) suponen más del 75% de todas las estrellas, así que buscar vida en este tipo de estrellas supone hacerlo en la mayoría de estrellas de la Vía Láctea. Pero tienen el problema de que son difíciles de estudiar. Son bastante débiles en el visible, ya que emiten la mayor parte de su energía en el infrarrojo, a diferencia de las estrellas más grandes, como nuestro Sol, que emiten el máximo de energía en el visible.

Las enanas rojas son las estrellas más pequeñas y más abundantes de la secuencia principal. (Fuente: Wikipedia.) 

Por si esto fuera poco, las enanas rojas suelen ser estrellas activas, inestables, tienen enormes fulguraciones,... De esta forma nos encontramos que el estudio de estas estrellas encuentra dificultades enormes, en los que es complicado diferenciar entre la señal del planeta y el ruido producido por la actividad estelar.

A pesar de eso, los espectrógrafos tradicionales, que miden la velocidad radial en el visible han cosechado algunos resultados importantes: la estrella de Kapteyn, Gliese 667 C, Gliese 876, Gliese 581, Gliese 832,.... Sin embargo, los hallazgos no han estado exentos de controversia por la dificultades comentadas.

El espectrógrafo CARMENES durante su instalación. (Fuente: Youtube.com/IAA) 

CARMENES nació de la evolución de estos espectrógrafos en el visible. El instrumento analiza la estrella tanto en el visible como en el infrarrojo, siendo más inmune al ruido y sus resultados más seguros. De ahí que recientemente hayan proliferado los diseños de espectrógrafos en el infrarrojo: CARMENES, Spirou y HPF, entre otros, que tienen acceso a muchas más estrellas porque capturan las que emiten casi toda su energía en el infrarrojo. Pero ahora bien, el único que ya está en funcionamiento recolectando datos es CARMENES, el resto tardarán algo más.

CARMENES está instalado en el observatorio Calar Alto en España. Desde este observatorio ha iniciado en enero de 2016 una campaña de observación de 300 estrellas enanas rojas cercanas al Sol, con la intención de identificar Tierras (sí, Tierras) orbitando en sus Zonas Habitables. Acabarán en diciembre de 2018.

Cuesta tener paciencia porque pueden descubrir planetas sorprendentes.

¡Estemos atentos para entonces!

Página oficial de CARMENES

https://carmenes.caha.es/index.html

Un vídeo sobre CARMENES

El blog del Lobo Rayado nos describe CARMENES

http://angelrls.blogalia.com/historias/76037

Un artículo en Investigación y Ciencia de uno de sus investigadores (José Antonio Caballero)

http://www.investigacionyciencia.es/revistas/investigacion-y-ciencia/numero/476/carmenes-el-detector-de-exotierras-14146?utm_source=Twitter&utm_medium=Social&utm_campaign=tw+web

Un artículo técnico describiendo el proyecto.

http://arxiv.org/abs/1210.5465

Kepler-1229 b y 1.284 nuevos planetas

Vivimos tiempos históricos, tiempos que serán recogidos en los libros de historia del futuro. Si en el siglo XVII empezó a conocerse la fisonomía del Sistema Solar, durante el siglo XXI se comienza a descubrir la geografía de la Vía Láctea, el “mapa de carreteras” de los planetas cercanos. Si de entonces recordamos a Johannes Kepler, Galileo Galilei, Giovanni Domenico Cassini o Christiaan Huygens y les ponemos sus nombres a las sondas que enviamos por el Sistema Solar, quizá algún día se les preste atención a los astrónomos pioneros del presente: Michel Mayor, Didier Queloz, Geoffrey Marcy, Paul Butler, David Charbonneau y, por supuesto, William Borucki, el hombre del telescopio Kepler.

La idea de un telescopio espacial para detectar planetas con el método del tránsito nació en 1984, en una publicación de William Borucki, pero no fue hasta 2009 (25 años después), después de mucho tesón y paciencia por parte de este señor (al que llegaron a ningunear por no ser doctor en Física), que consigue que el dispositivo entre en órbita. Lo bueno del caso es que el telescopio llega al espacio admirablemente depurado, y es que había habido tiempo (sin duda) para diseñar una máquina excelente. Actualmente, la comunidad científica que antes despreciaba a Borucki ahora le admira. Ironías del Destino.

Muchos de los nuevos planetas son de tamaño terrestre. (Fuente, NASA) 

Esta semana se ha comunicado la confirmación de 1.284 nuevos planetas gracias a este satélite Kepler y al señor Borucki. El método estadístico de validación utilizado (vespa) se suma a otros ya conocidos como el BLENDER o el PASTIS. Nos recuerda aquella otra validación masiva del equipo Kepler de 851 planetas en 2014 validados por el Método de Multiplicidad...

Los nuevos planetas son una revolución. (Fuente, NASA) 

En resumen, hay actualmente más de 3.200 planetas confirmados, con ¡más de 2.000 descubiertos utilizando tránsitos del Kepler!. Ahora sabemos que los planetas son objetos comunes en nuestra galaxia, sabemos además que la mayoría de las estrellas no están solas, sino que normalmente van acompañadas de al menos un planeta.

En lo relativo a la habitabilidad, se añade un nuevo planeta a la lista conservadora de planetas “Potencialmente Habitables”. Su nombre es Kepler-1229 b, con un radio de 1.4 R⊕, orbitando a una enana roja con un periodo de 86,4 días y una insolación comparable a la de Marte. En esta lista hay otros planetas que ya conocemos: Kapteyn b, Wolf 1061 c, Kepler-62 f, Kepler-186 f, Kepler-442 b y GJ 669 C c, e y f.

Los mejores candidatos a planeta habitable que tenemos. (Fuente, PHL. Universidad de Puerto Rico)

La estrella Kepler-1229 se halla a 769 años luz. Como la mayoría de los planetas descubiertos por la primera fase de Kepler está demasiado lejos y será por muchos años un misterio. Del planeta conocemos su radio, el periodo de periodo de su órbita y poco más. Durante un largo periodo será un desconocido planeta “Potencialmente Habitable” del que no sabremos mucho más.

Kepler-1229 b. (Fuente, PHL. Universidad de Puerto Rico)

El estudio de las atmósferas de los exoplanetas por espectroscopía de transmisión, que analiza la luz de la estrella cuando atraviesa la atmósfera del planeta durante el tránsito, depende del tamaño del planeta comparado con el de su estrella y de la magnitud aparente de la estrella. Solo algunas estrellas especiales tendrán las condiciones adecuadas, estrellas como TRAPPIST-1 o GJ-1132 porque están cerca y su estrella es especialmente pequeña. Quizá no tienen tan buenas posibilidades de habitabilidad (o quizá sí porque éste es un tema que no conocemos bien). Solo unos pocos planetas terrestres en zonas más o menos habitables estarán al alcance del HST y del JWST.

2016. La nota de prensa con el descubrimiento.

https://www.nasa.gov/press-release/nasas-kepler-mission-announces-largest-collection-of-planets-ever-discovered

2016. El paper con los nuevos 1.284 planetas confirmados con el método estadístico masivo vespa. http://arxiv.org/abs/1605.02825

2015. 12 planetas confirmados con el método Blender. Menos masivo, sin duda.

http://arxiv.org/abs/1501.01101

2014. Los 851 planetas confirmados por el método de validación de candidatos “por multiplicidad”. http://arxiv.org/abs/1402.6534

1984. El legendario artículo de Borucki, explicando las posibilidades de los tránsitos para la búsqueda de otros planetas. Por aquel entonces aquello sonaba algo arriesgado.

The photometric method of detecting other planetary systems.

William J. Borucki, Audrey L. Summers. ICARUS. 1984.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0019103584901027

La historia de Borucki y otras muchas más las escribí hace un año en el foro de Astroseti.

http://foros.astroseti.org/viewtopic.php?f=5&t=9666&p=139385#p139385

Sobre las posibilidades del JWST.

http://spectrum.ieee.org/aerospace/satellites/how-space-telescopes-will-find-earth-20

¿Un planeta terrestre en Próxima Centauri?

No habíamos asimilado todavía la detección de TRAPPIST-1 b, c y d y ya estamos con otro tema apasionante. La conocéis todos, Próxima Centauri es una pequeña enana roja y es además la estrella más cercana al Sol, a un poco más de 4 años luz. Una estrella pequeña y activa, con intensas fulguraciones. La Zona Habitable puede ser de 0,023–0,054 UA que equivale a un periodo orbital de 3,6–14 días. 

Pues bien, resulta que ¡algo está ocurriendo en Próxima Centauri!. 

¿Por fin planetas en Próxima Centauri? La señal puede ser un planeta (izquierda) o actividad estelar (derecha) (Fuente: https://palereddot.org)

En 2013 se detectó una señal en la velocidad radial de la estrella que puede ser un planeta pequeño (quizá 1 o 2 M⊕, quizá cerca de la Zona Habitable). De cualquier forma, no están seguros, se necesitan más datos para saber si el planeta es real o las variaciones están producidas por la propia actividad de la estrella. Ocurrió durante un programa de búsqueda de planetas de periodo corto orbitando en enanas rojas que se observó que las velocidades radiales en Próxima variaban con una periodicidad quizá entre 10 y 20 días.

La señal detectada. Se necesitan más datos para distinguirla del ruido estelar (Fuente: https://palereddot.org/the-signal/)

Para salir de dudas, se ha organizado un equipo de trabajo (el equipo Pale Red Dot) que ha estado observando Próxima Centauri durante dos meses seguidos con el mejor espectrógrafo del mundo (HARPS, en Chile). 

El equipo ha sido liderado por Guillem Anglada-Escudé, del que ya he escrito en relación con la estrella de Kapteyn. Lo cierto es que Guillem es un experto en analizar datos de velocidad radial, sobre todo en enanas rojas. 

Los resultados ya han sido analizados y enviados a una revista científica para su publicación. Más o menos tardarán un par de meses en publicarse y entonces sabremos si hay algo allí. 

¡Estemos atentos! 

https://palereddot.org

No es la primera vez que cree verse algo en esta estrella (ver más abajo en la bibliografía), pero algún día detectaremos sus planetas. Hoy por hoy la mejor aproximación de lo que ocurre en Próxima la podemos obtener de Kepler-42 (M5V), una estrella similar a Próxima Centauri (M6V), cuyos planetas fueron descubiertos por el telescopio Kepler. Es una estrella muy débil y está a 142 años luz. Su sistema planetario está compuesto de tres planetas, más pequeños que la Tierra pero más grandes que Marte en órbitas muy cercanas y compactas, hasta el punto de que son comparables con los satélites de Júpiter.

Quizá algún día en Próxima Centauri descubramos algo parecido a lo mostrado en esta imagen. 

El sistema de Kepler-42 es poco mayor que el de Júpiter. ¿Será el de Próxima Centauri también así? (Fuente: Wikipedia)

Los planetas de Kepler-42 son más pequeños que la Tierra (Fuente: Wikipedia)

Descripción de lo que sabe sobre la señal de la que os hablo en la página web del equipo Pale Red Dot: 

https://palereddot.org/the-signal/ 

Y aquí la cronología de la búsqueda de planetas en esta estrella: 

1978. El artículo más antiguo que he podido encontrar buscando planetas en Próxima es el de Kamper y Wesselink del año 1978, estudiando la estrella por medios astrométricos. 

http://adsabs.harvard.edu/full/1978AJ.....83.1653K 

Años 90. Durante los años 90 la puesta en órbita del HST, es decir del Telescopio Espacial Hubble, desató una auténtica fiebre por Próxima e hizo que la estrella fuera objeto de un seguimiento continuo, sobre todo por Benedict. En algunos casos creyó verse algo, como en el artículo que pongo a continuación, pero luego el hallazgo no pudo ser confirmado. 

http://iopscience.iop.org/article/10.1086/300176/meta 

Otros ejemplos de estudios con el HST durante los 90 por el incansable Benedict. Sobre todo realizaba estudios astrométricos, de los que es un auténtico maestro.

http://arxiv.org/abs/astro-ph/9806276

http://arxiv.org/pdf/astro-ph/9905318

1999. La astrometría pasa a un segundo plano. Este es el primer estudio de velocidades radiales que conozco de Próxima. Este tipo de estudios permitieron confirmar que no habían enanas marrones o planetas grandes como Júpiter. http://arxiv.org/abs/astro-ph/9903010

2002. Otro estudio de velocidades radiales bastante preciso, que permite descartar supertierras en la Zona Habitable, de 4 a 6 M⊕.

http://arxiv.org/abs/astro-ph/0208462 

2008. Nuevamente otro artículo con velocidades radiales de Endl que tampoco detecta nada. Al contar con más datos precisos permite descartar planetas mayores de 2 a 3 M⊕ en la Zona Habitable.

http://arxiv.org/abs/0807.1452 

2011. Artículo de Bonfils midiendo velocidades radiales utilizando HARPS. Sin resultados. http://arxiv.org/abs/1111.5019 

2012. Guillem Anglada midiendo nuevamente velocidades radiales con HARPS. Sin resultados, pero Guillem intuye una señal muy débil con una periodicidad de 5,6 días a la que no da mayor importancia. http://arxiv.org/abs/1202.2570 

2013. Se detecta una pequeña señal de quizá 10 o 20 días que no puede confirmarse por falta de datos. Guillem detecta una señal propia de un pequeño planeta, quizá de 1 o 2 masas terrestres. 

2016. Para analizar la señal se organiza el equipo Pale Red Dot que estudia la estrella de forma continuada durante un par de meses. https://palereddot.org 

(Resultados no publicados todavía)

TRAPPIST-1 y la vida en las estrellas pequeñas.

Como continuación de la última entrada sobre la vida en las estrellas nos centramos en las estrellas pequeñas y, sobre todo, las muy pequeñas. Son importantes, porque es donde más fácil es encontrar planetas habitables. Pensemos que puede ser que el primer sitio en el que descubramos otras vidas sea un planeta en una estrella muy pequeña. Estas estrellas son muy rojizas y tenues. El panorama desde uno de sus planetas podría ser el mostrado en la imagen.

Representación artística de un riachuelo en TRAPPIST-1 d (Fuente: ESO)

A diferencia de lo que ocurre con las estrellas grandes, con las que es necesario un telescopio espacial para detectar planetas terrestres “Potencialmente Habitables”, la búsqueda en las estrellas pequeñas puede hacerse desde observatorios terrestres y, además, basta con utilizar telescopios medianos.

Sobre sobre todo es importante que sean telescopios que estén dedicados a esta tarea y a ninguna otra, buscando estrella tras estrella, noche tras noche, de forma incansable para detectar un tránsito que ponga de manifiesto la presencia de un planeta terrestre. Cuando se produce un tránsito de un planeta terrestre pasando por delante de su estrella, este bloquea un porcentaje de la luz de la estrella que es detectable desde la Tierra (si la estrella es pequeña). 

Luego se caracteriza la atmósfera del planeta. Para ello se analiza la luz de la estrella atravesando la atmósfera planetaria durante el tránsito, y ya sí es necesario un telescopio muy grande. A menudo se utiliza el Telescopio Espacial Hubble. Para facilitar esta tarea, las búsquedas de tránsitos desde la Tierra eligen estrellas cercanas, con suficiente luminosidad. En el futuro, el Telescopio Espacial James Webb será ideal para estos estudios. 

Un planeta terrestre transitando una pequeña enana roja. El planeta pasa entre nosotros y su estrella haciendo que ésta disminuya ligeramente su luminosidad. (Fuente: ESO)

  

Vamos a hablar del proyecto M-Earth. Consiste en dos observatorios robóticos, uno instalado en el Monte Hopkins en Arizona, operativo desde 2008, y el otro en Cerro Tololo en Chile, desde 2014. Cada uno se compone de 8 telescopios pequeños de apenas 40 cm de apertura. El descubrimiento del planeta GJ 1214 b en 2009 (época en la que casi solo se estudiaban atmósferas de gigantes gaseosos) causó sensación, pero hoy nos parece demasiado grande, con 2,7 R⊕. Más prometedor parece el hallazgo en 2015 de GJ 1132 b, ¡ de tan solo 1,2 R⊕!. Los teóricos de la habitabilidad predicen un planeta similar a Venus, demasiado caliente, pero hay que esperar a que el HST estudie su atmósfera. Nunca se sabe.

El observatorio de M-Earth en el Monte Hopkins. (Universidad de Harvard) 

Otro observatorio es TRAPPIST, ubicado en la instalación del ESO en La Silla (Chile). Utiliza un único telescopio robotizado de 60 cm de diámetro que se maneja directamente desde la Universidad de Lieja en Bélgica. 

Pues bien, apenas hace unas semanas el observatorio TRAPPIST ha detectado un sistema con tres (sí, tres) planetas terrestres ¡con 1,11, 1,05 y 1,16 R⊕!, ubicados a 0,0111, 0,0152 y 0,0584 UA, respectivamente. Los dos primeros quedan por dentro y el último queda por fuera de la Zona Habitable de la estrella, pero hay que recordar que estas mediciones, especialmente la del más lejano de los planetas TRAPPIST-1 d son muy (pero muy) imprecisas. De hecho, hay quien piensa que existe un TRAPPIST-1 e

El sistema planetario de TRAPPIST-1. En verde la Zona Habitable (Fuente: PHL)

La estrella TRAPPIST-1 es tan pequeña que está en el límite, es decir, si fuera sólo un poquito más pequeña dejaría de tener masa suficiente para realizar la fusión del hidrógeno y sería una enana marrón. Está relativamente cerca, a unos 40 años luz. 

TRAPPIST-1 comparada con el Sol. (Fuente: ESO)

Por supuesto, es inevitable que los teóricos discutan apasionadamente sobre la habitabilidad de estos planetas de los que apenas nada saben pero, la prueba verdadera llegará cuando el Telescopio Espacial Hubble pueda estudiar sus atmósferas, tal como está planificado para el final de este año.

¡Estemos atentos para entonces!

El reciente anuncio de TRAPPIST-1.

http://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1615/eso1615a.pdf

El comunicado de prensa del descubrimiento de TRAPPIST-1.

https://www.eso.org/public/spain/news/eso1615/?lang

La detallada entrada del blog de Dani Marín sobre TRAPPIST-1.

http://danielmarin.naukas.com/2016/05/04/la-cambiante-zona-habitable-de-trappist-1/

Un resumen de noticias muy decente del gran Pochimax sobre el descubrimiento de TRAPPIST-1.

http://foros.astroseti.org/viewtopic.php?p=142614#142614

Aquí una inflamada defensa de la no habitabilidad de los planetas de TRAPPIST-1. Drew debería entender que los modelos teóricos, si no están validados con datos observados son sólo una primera aproximación. Encélado nos ha enseñado a esperar lo inesperado.

http://www.drewexmachina.com/2016/05/03/habitable-planet-reality-check-trappist-1/

El paper del anuncio de GJ 1214 b en Nature por David Charbonneau.

https://www.cfa.harvard.edu/smgphp/otherworlds/OW/includes/docs/GJ1214_article.pdf

El paper del anuncio de GJ 1132 b en Nature durante 2015.

¡No perdamos de vista a este planeta!

http://arxiv.org/abs/1511.03550

Los observatorios del proyecto M-Earth

https://www.cfa.harvard.edu/MEarth/Welcome.html

El observatorio TRAPPIST.
http://www.orca.ulg.ac.be/TRAPPIST/Trappist_main/Home.html
http://www.trappist.one