sábado, 22 de diciembre de 2012

Un planeta descubierto en la zona habitable de la estrella Tau Ceti alimenta la esperanza de que no estamos solos en el universo.


En esta contribución vamos a explicar una noticia publicada el 19 de diciembre de 2012 en el portal de difusión científica: science daily news. La puedes encontrar en Inglés en la liga siguiente:


Es una nota sumamente interesante porque todo apunta rumbo a la idea de que no estamos solos en el universo. La expectativa de los especialistas es que algún día se descubrirá la existencia de alguna forma de vida en nuestra galaxia.

Entrando en detalle, la información se refiere a la estrella Tau Ceti, que se encuentra a 12 años de luz de distancia y es visible a simple vista en una noche sin luna y en un campo alejado de las luces de una ciudad. Ha sido estudiada en los últimos años debido a que la luz que emite tiene propiedades (frecuencia de vibración e intensidad) muy similares a las del Sol.

Cuando terminaba de redactar esta nueva entrada a mi blog, consulté el software Stellarium y me planteó que la constelación Cetis debería verse (si no estuviera nublado) como lo indica la toma de pantalla siguiente:
Si estamos viendo la imagen, estaría debajo de la Luna, pero viviendo en la ciudad de Hermosillo me enfrenté al nublado y a la agobiante luminosidad de las luces urbanas, de modo que me quedé con las ganas de buscar la estrella Tau, una de las integrantes de Cetis.


La noticia mencionada es consecuencia de un trabajo arduo que ha llevado a descubrir el movimiento de cinco planetas en torno a Tau Ceti. Las masas de estos son de dos a seis veces la de la Tierra y lo interesante es que uno de ellos se encuentra en la zona habitable de la estrella. Considerando los descubrimientos obtenidos hasta ahora, de todos los planetas que orbitan en la zona de vida de una estrella, éste es el más pequeño de todos.

Para tener claro la clase de trabajo científico necesario para realizar las afirmaciones anteriores desarrollaremos enseguida una explicación que se organiza en torno a la respuesta a dos preguntas:

Primera: ¿qué es la velocidad radial de una estrella y por qué es indicador de la existencia de un planeta en torno a ella?

Uno de los procedimientos para detectar planetas consiste en medir las velocidades radiales de las estrellas con respecto a la Tierra. La medición de las mismas no es sencilla, pues requiere de un procedimiento técnico especializado en el cual se analizan las señales recibidas desde esos astros.

El objetivo es lograr la detección de ligeros bamboleos de la estrella bajo estudio. Estos son causados por los cambios de posición del planeta que gira en torno a ella.
Como se puede apreciar en la figura


cuando el planeta rotante se encuentra en la posición 1 aplica sobre la estrella una fuerza gravitacional que en la figura está dibujada hacia la izquierda. En cambio, cuando está en la posición 2 ejerce la fuerza en sentido contrario, lo cual da lugar a una oscilación muy pequeña en el movimiento de la estrella.

Esa oscilación es extremadamente mínima, pues comparando la masa del planeta con la de la estrella, la de ésta es muy superior, de modo que la temblorina es casi imperceptible ocasionada por el planeta. Sin embargo, la habilidad de los astrónomos que se dedican a estos temas ha crecido tanto que son capaces de detectar ese pequeño bamboleo observando la velocidad radial de la estrella.
Como se presenta en la siguiente figura

La estrella Tau Ceti se mueve con respecto a la Tierra y los especialistas dedicados a buscar objetos girando respecto a ese astro disponen de los instrumentos necesarios para medir su velocidad con respecto a nuestro planeta. Ésta se indica con una flecha señalada con el nombre: velocidad relativa y se puede descomponer en dos velocidades: una que apunta perpendicular a la línea que une los centros de la Tierra y la estrella, y otra que apunta en la misma dirección que dicha línea. La primera se llama velocidad transversal y la segunda se llama velocidad radial. La de mayor utilidad para la detección de planetas es esta última.

Como ya explicamos, el cambio de posición del planeta mueve levemente a la estrella, lo cual se traduce en pequeñas oscilaciones de la velocidad radial. Éstas son periódicas, y aunque su detección es complicada, los estudiosos de este tema saben cómo detectar la oscilación separándola de una gran cantidad de ruido que tiende a empañar la imagen, como se puede apreciar en la figura siguiente



Segunda pregunta: ¿qué es la zona habitable de una estrella?

La zona habitable de un sistema solar al rededor de una estrella es un cascarón esférico comprendido entre dos superficies cuyo centro es la estrella.

Si un planeta tiene su órbita en la frontera de la zona habitable que se encuentra más cercana a la estrella, tendría en su superficie temperaturas de cien grados centígrados. Por el contrario, si su órbita se ubica en la frontera más lejana, la temperatura sería de cero grados centígrados. Cuando un planeta mantiene su órbita dentro de este rango, se esperaría la existencia de agua en estado líquido.


Hay una propiedad que se llama reflectividad y es característica de cada superficie. Para una superficie blanca y lisa, esa reflectividad se acerca a la unidad, en cambio, para una superficie negra, se acerca a cero. En el primer caso el calentamiento de la superficie es menor que en el segundo.

En el caso de los planetas influyen muchos factores, por ejemplo, la cantidad de vapor de agua disponible, si hay gases de invernadero y en qué cantidad, etcétera. Así, para una estrella como el Sol, y un planeta como la Tierra, la zona habitable se encuentra entre 95 millones de kilómetros de distancia a nuestra estrella y 172 millones de kilómetros de ésta. Como sabemos, nuestro planeta tiene su órbita aproximadamente a 150 millones de kilómetros del centro solar.

Si nuestro sol tuviera la misma luminosidad de Vega, entonces la zona habitable estaría a más de 990 millones de kilómetros y a menos de 1635 millones de kilómetros. En consecuencia, solamente Saturno y sus lunas estarían en la zona habitable.

El optimismo de los científicos

James Jenkins, investigador de la Universidad de Chile, afirma que Tau Ceti es uno de nuestros vecinos cósmicos más cercanos y es tan brillante que sería posible, en un futuro no lejano, estudiar las atmósferas de sus planetas. Hasta el 19 de diciembre de 2012 se han descubierto más de 800 planetas, pero los más interesantes son aquellos que orbitan en torno a estrellas parecidas al Sol.

Steve Vogt, de la Universidad de California en Santa Cruz, afirma que este descubrimiento está en consonancia con un punto de vista emergente en el cual virtualmente cada estrella tiene planetas y en la galaxia debe haber muchos planetas del tamaño de la Tierra que serían potencialmente habitables.
Steve Vogt considera que esta clase de planetas “… están por todos lados, casi en la puerta de enseguida…”. También hizo ver que están empezando a entender que la naturaleza prefiere sistemas con múltiples planetas, pero con órbitas menores a cien días. Así, el caso de nuestro sistema solar es particularmente raro porque no hay ningún objeto natural orbitando más cerca del Sol que la trayectoria de Mercurio.