La ciencia (y el arte) de ver nuevos mundos

Paisajes con océanos profundos, peñascos y amaneceres melancólicos son plasmados por artistas de las agencias espaciales internacionales para conceptualizar un nuevo sistema planetario, pero ¿cómo llegan a estas versiones y qué herramientas utilizan para avalar cada uno de estos trazos?

Hace un par de semanas la NASA hizo el anuncio oficial del encuentro de un nuevo sistema planetario girando alrededor de una estrella enana ultra fría. La información más relevante consistía en que sus siete planetas tienen dimensiones muy similares a las de la Tierra, pues sólo tienen entre 0.4 y 1.4 % más masa que nuestro planeta.

Es así que empezaron a circular diferentes ilustraciones que recreaban este sistema extrasolar e incluso cómo podríamos imaginar un paisaje al interior de uno de sus planetas. Estas conceptualizaciones artísticas son herramientas para recrear y llevar a un público masivo, algo que por el momento es en realidad imperceptible al ojo humano. Estos idílicos nuevos mundos son sólo proyecciones de observaciones espaciales, complejas fórmulas matemáticas y el análisis de combinaciones moleculares.

La magia de los telescopios

El nombre de este sistema planetario fue tomado de un instrumento clave para su detección: el Telescopio Pequeño para Planetas y Planetesimales en Tránsito (TRAPPIST, por su acrónimo en inglés). Este es un telescopio robótico óptico, situado en el Observatorio de La Silla, una montaña a 2400 metros de altura que limita con desierto de Atacama y donde se concentran 18 telescopios.

El TRAPPIST tiene 0.60 metros de diámetro de abertura y está instalado en el domo del retirado telescopio suizo T70. Aunque concebido con algunas posibilidades de mando autónomo, este vanguardista artefacto es controlado desde Lieja, en Bélgica. Se especializa precisamente en buscar cometas y exoplanetas; mediante el método de tránsito fotométrico se descubrieron los tres primeros planetas en torno a su estrella. Estos resultados fueron publicados por la revista Nature hace casi un año.

Cualquier planeta constituye una fuente de luz extremadamente tenue en comparación con la estrella madre, es decir la estrella alrededor de la que órbita; es así que detectar una fuente de luz tan débil es muy complejo; además, el resplandor de la estrella madre complica aún más las cosas. Es así que directamente en el espacio, el Telescopio Espacial Spitzer confirmó la existencia de estos planetas y descubrió cuatro más adicionales, sumando siete en total. Mediante la luz infrarroja del Telescopio Espacial Spitzer se pudo detectar todo el sistema planetario de TRAPPIST-1, pues los planetas brillan más intensamente frente a este tipo de luz, cuya longitud de onda es más larga que la que el ojo puede ver.

Este telescopio fue lanzado en el 2003 y es administrado y operado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (Jet Propulsion Laboratory) de la NASA. El Spitzer es uno de los grandes telescopios del Programa de Grandes Observatorios de la NASA y con el que finaliza una era de desarrollo tecnológico impulsado por el Programa para la Búsqueda Astronómica de los Orígenes.

El observatorio Spitzer consiste en un telescopio de 0.85 metros con tres instrumentos capaces de tomar imágenes y espectros de tres a 180 micras. Por su gran sensibilidad, otorgada por su conjunto de detectores de gran formato, así como su larga vida criogénica, el Spitzer ha logrado observaciones espaciales sin precedentes.

Los primeros planetas que los artistas de la NASA ilustraron con dimensiones precisas se basaron en diagramas que mostraban el brillo cambiante de la estrella enana ultrafría TRAPPIST-1 durante un período de 20 días, entre septiembre y octubre de 2016. Estos son los llamados tránsitos que vigilan al paso de los planetas delante de la estrella, pues al pasar delante de ella bloquean parte de su luz, por lo que los científicos pueden darse cuenta que existen.

La mayoría de la búsqueda de exoplanetas inicia siempre con la detección de las estrellas más brillantes de la Vía Láctea. Mediante las observaciones de Spitzer y la confirmación de otros telescopios en Tierra, como el sistema de cuatro telescopios del Telescopio Muy Grande (Very Large Telescope), también en el desierto de Atacama, se determinó la masa final de los planetas. Los especialistas piensan que se formaron lejos de su estrella, pero finalmente fueron atraídos por ella, lo que significaría otra forma de entender la formación de un Sistema Solar.

Vecinos distantes

La cercanía de los planetas a su estrella, es lo que hace suponer la existencia de agua sobre las superficies planetarias, principalmente en tres de ellos, sin embargo Sean Carey, Director del Centro de Ciencia Spitzer Caltech/IPAC, es más optimista. “La gran noticia es que alrededor de una estrella fría, muy pequeña y relativamente cercana hemos encontrado siete planetas rocosos del tamaño de la Tierra. Tres de ellos orbitan en la zona habitable , pero en realidad el agua líquida podría existir en cualquiera de los siete”.

Esta estrella enana, un poco más grande que Júpiter, tiene una masa del 8% de nuestro sol. La emisión de energía es más débil, pero las órbitas son mucho más cercanas en comparación a nuestro Sistema Solar, lo cuál podría favorecer las condiciones de vida. Michaël Gillon, del Instituto de Astrofísica y Geofísica de la Universidad de Lieja, en Bélgica, ha dicho que los planetas están tan cerca unos de otros que desde la superficie de un planeta se podrían fácilmente ver otros en el cielo, incluso con más claridad de como nosotros apreciamos la Luna desde la Tierra.

Con mucha mayor precisión, el Telescopio Espacial James Webb, lanzado el año próximo, será capaz de detectar las huellas químicas de agua, metano, oxígeno, ozono y otros componentes de la atmósfera de estos planetas. Este instrumento también analizará las temperaturas y presiones de las superficies planetarias, factores clave en la evaluación de su habitabilidad.

Para los científicos que forman parte de este descubrimiento, este trabajo abre una nueva vía para la caza de exoplanetas, ya que alrededor del 15% de las estrellas cercanas al Sol son estrellas enanas ultrafrías. Este encuentro también confirma que la búsqueda de exoplanetas se centrará de ahora en adelante principalmente en los “gemelos” de la Tierra.

El trabajo de los observatorios en tierra en torno a TRAPPIST también funcionó como prototipo para un proyecto más ambicioso llamado SPECULOOS y que se instalará en el Observatorio Paranal de ESO. Mediante el apoyo del Consejo Europeo de Investigación se instalarán cuatro telescopios robóticos, de un metro cada uno, para buscar planetas habitables alrededor de 500 estrellas ultrafrías durante los próximos cinco años. TRAPPIST-1 se encuentra a 235 trillones de millas de distancia, así que aunque el espectro de estudio se abra, los vecinos aún son distantes.