Los fascinantes planetas de la estrella de Kapteyn

El anuncio en 2014 de un planeta posiblemente detectado en la zona habitable de la estrella de Kapteyn produjo una profunda conmoción. Impresionó tanto, que el escritor de ciencia ficción Alastair Reynolds escribió un relato corto describiendo la llegada de una sonda a esta estrella. “Desolada Kapteyn (Sad Kapteyn)”:

“Bueno, a trabajar: ¡no sé cómo contaros lo que he encontrado aquí fuera en el entorno de la estrella de Kapteyn! Es verdaderamente un sitio extraordinario, un sistema solar que no se parece a ninguno de los que ya he visitado. ¡Ojalá pudierais estar aquí conmigo, viéndolo con mis ojos!”

(Fuente: Traducción de Cristina Rodríguez López (IAA-CSIC)

http://www.iaa.es/es/content/mundos-antiguos-en-torno-una-estrella-foránea)

Kapteyn b, si existe, es algo más grande que la Tierra (Fuente: Wikipedia)

Había sobrados motivos para tal expectación. Uno de ellos era la cercanía de esta pequeña estrella a la Tierra. Estaba a menos de 13 años luz y aunque no se había demostrado que era habitable, el supuesto planeta (Kapteyn b) parecía estar en la zona en la que un planeta terrestre con la presión atmosférica y el albedo de la Tierra podía tener mares de agua en la superficie.

Otro de los motivos era aún más impactante. Aquella estrella de Kapteyn, a diferencia del resto de estrellas cercanas a la Tierra, no se había formado en el disco de la Vía Láctea. Esta estrella está pasando cerca de nosotros a gran velocidad y ¡venía de otra galaxia!, ¡era originaria de alguna galaxia que en el pasado se había fusionado con la Vía Láctea! Los restos de la pequeña galaxia devorada están por toda la Vía Láctea; su núcleo por ejemplo se considera que es el cúmulo globular Omega Centauri.

Una representación artística de Kapteyn b y el actual cúmulo globular Omega Centauri, que probablemente es el núcleo de la galaxia en la que el planeta nació (Fuente: PHL. Universidad de Puerto Rico)

Pero había más. La estrella era una enana roja que mostraba una abrumadora pobreza en elementos más pesados que el hidrógeno y el helio. Esa escasez era propia de una estrella enormemente antigua. Las estimaciones eran de ¡más de 11.000 millones de años! Aquellos planetas podían haberse formado cuando el Universo contaba solo con algo más de 2.000 millones de años...

“He rebuscado en mis ficheros y ya entiendo por qué me enviasteis a la estrella de Kapteyn. Contrariamente a los otros sistemas que he visitado, este sol y su pequeña familia de mundos no son parte de la familia normal de estrellas que orbitan en el disco y el bulbo de la Galaxia. Ésta es una estrella del halo, un miembro de una población dispersa de estrellas y cúmulos estelares que envuelven la Vía Láctea en una enorme y tenue esfera. Es muy posible que originalmente estas estrellas no formaran parte de nuestra propia Galaxia, sino que fuesen arrancadas de otra después de que se produjese una colisión gravitatoria entre ellas. Algunas de estas estrellas son increíblemente viejas, más antiguas, quizás, que cualquiera de las estrellas del disco.”

Resumiendo, la posible detección de dos exoplanetas (Kapteyn b y Kapteyn c) muy cercanos a la Tierra, de otra galaxia, y posiblemente formados durante los primeros años de vida del propio Universo dejó a todo el mundo fascinado. ¿Cómo sería el presunto planeta Kapteyn b si residiese en la zona de habitabilidad y tuviera 11.000 millones de años? En ese larguísimo período de tiempo, el planeta quizá ya no tendría atmósfera, ni mares, con mucha suerte quizá las ruinas de alguna avanzada civilización perdida, un sitio donde excavar para los arqueólogos del futuro:

“Las ciudades cubren casi por completo toda la superficie de ese mundo; estructuras enormes que deben de haber llegado ¡hasta el espacio! Hay antenas y torres y los restos de lo que pienso que pueden ser ascensores espaciales que llegan hasta órbitas síncronas. También hay una luna con su superficie cubierta por el mismo tipo de arquitectura y evidencias de colonización del segundo planeta, Kapteyn c, en una órbita mucho más fría.”

La Tierra tiene algo menos de 5.000 millones de años, ¿cómo será nuestra civilización dentro de otros 5.000 millones de años? ¿Seguiremos existiendo y habremos colonizado todo el Sistema Solar o bien nos habremos autodestruido?

El pequeño relato en el inglés original de Alastair Reynolds:
http://ph.qmul.ac.uk/ancient-worlds-around-kapteyns-star

El pequeño relato en español:

http://www.iaa.es/es/content/mundos-antiguos-en-torno-una-estrella-foránea

El anuncio del descubrimiento:
http://arxiv.org/abs/1406.0818

http://phl.upr.edu/press-releases/kapteyn

http://www.centauri-dreams.org/?p=30774

El Gigante Gaseoso de Epsilon Eridani

Me gustan los mundos ficticios creados por Alastair Reynolds, astrofísico de la ESA que dejó su trabajo para dedicarse de lleno a la ciencia ficción. Son bastante creíbles, aquí tenemos un extracto de su novela Espacio Revelación:

“Por el ojo de buey que había en la pared contigua al camarote del difunto, Volyova podía ver una gigante de gas de color mandarina, en cuyo oscuro polo sur centelleaban áureas tormentas. En estos momentos se encontraban en las profundidades del sistema Epsilon Eridani, moviéndose en ángulo a la eclíptica. Yellowstone estaba a unos días de distancia (…)”

(Epsilon Eridani b, Fuente: Wikipedia)

El sistema de Epsilon Eridani siempre me ha parecido interesante. Está muy cerca, apenas a algo más de 10 años luz. Además es un sistema joven, de menos de 1.000 millones de años, que se encuentra actualmente en una etapa comparable a la del Bombardeo Intenso Tardío que sufrió la Tierra, cuando los gigantes gaseosos perturbaron los masivos cinturones de asteroides del primitivo Sistema Solar. La joven estrella es bastante inestable y violenta, con un ciclo magnético muy acusado e intensas fulguraciones que complican la detección de planetas por el método de la velocidad radial.

Entre 35 y 70 UA el sistema muestra algo parecido a un Cinturón de Kuiper, quizá formado por rocas y hielo, acompañado de otro posible cinturón formado por rocas cercano a las 3 UA. Pues bien, se sospecha que hay un gigante gaseoso cerrando este cinturón, de forma similar a como Júpiter queda por fuera del cinturón de asteroides en el Sistema Solar.

(Cinturones de asteroides de Epsilon Eridani, Fuente: Wikipedia)

La presencia de planetas en Epsilon Eridani ha sido sospechada desde hace mucho tiempo (Campbell et al.1988 y Walker et al. 1995) anunciando una periodicidad entre 5 y 10 años para el planeta. Fue Cumming et al. (1999) el primero en comunicar la periodicidad de 6.9 años que sería posteriormente confirmada por otros autores.

En 2000, Hatzes y su equipo anunciaron el primer estudio completo y razonable sobre la detección del planeta, combinando datos de velocidad radial de fuentes diversas. El planeta (Epsilon Eridani b) propuesto era altamente excéntrico (e = 0.6), con el periodo comentado de 6.9 años y una masa mínima de 0.86 MJup. La distancia era de 3.4 UA.

(Artie Hatzes, el descubridor de Epsilon Eridani b durante una conferencia, Fuente: Youtube)

Ya en 2006, la pequeña distancia de esta estrella desde el Sol permitió la realización de estudios astrométricos, usando sobre todo el HST/FGS. Esta información fue combinada con velocidades radiales actualizadas en Benedict et al. (2006) obteniendo una masa de 1.55±0.24 MJup con una elevada excentricidad de 0.7. Teníamos por tanto un planeta detectado utilizando instrumentos distintos, equipos distintos y dos técnicas, análisis de la velocidad radial y astrometría, completamente diferentes. Aquello parecía una confirmación en toda regla.

Sin embargo, la elevada excentricidad era un problema, pues se correspondía con un periasto de 1 UA y un apoastro de 5.8 UA. Esto haría que el planeta se metiera dentro de uno de los cinturones de partículas de polvo y planetesimales, limpiándolo en pocos años.

Vemos que a medida que pasan los años se van obteniendo datos más precisos de velocidad radial y se van refinando los parámetros de este planeta que parecía confirmado. Hoy se considera que la excentricidad puede estar cerca de 0,25 (Butler, 2006) y no falta quien siga cuestionando el planeta (Anglada Escudé, 2012).

Al margen de que Epsilon Eridani b exista, la presencia de planetas parece incuestionable, como comenta en 2008 Backman et al. la estructura de los cinturones de polvo y planetesimales, no podría entenderse si no hay planetas masivos que los estabilicen, de ahí que se llegue a hablar teóricamente incluso de tres planetas.

Y todos estos esfuerzos son para intentar detectar con precisión un gigante gaseoso, lejos estamos de poder detectar planetas terrestres como el Yellowstone de Espacio Revelación, que es algo así como un super-Titán:

“Las cúpulas eran vitales para la ciudad, pues la atmósfera de Yellowstone (una combinación fría y caótica de nitrógeno y metano, condimentada con hidrocarburos de cadena larga) era mortal. Afortunadamente, el cráter la protegía de los vientos más fuertes y de las riadas de metano líquido, y el caldo de gases calientes que humeaban desde el abismo podía convertirse en aire respirable mediante una tecnología de tratamiento atmosférico relativamente barata y estable(...)”

http://arxiv.org/abs/astro-ph/0009423
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0207512
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0610247
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0607493
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0703300
http://arxiv.org/abs/0810.4564
http://arxiv.org/abs/1101.2227
http://arxiv.org/abs/1202.2570
http://arxiv.org/abs/1211.7263