Planetas en la zona habitable de tau Ceti

¿Qué se ha descubierto en tau Ceti?

Un estudio hecho público esta semana afirma haber detectado cinco planetas extrasolares en Tau Ceti, una de las estrellas más cercanas al Sistema Solar. Pero no creas todo lo que sale en los periódicos. El artículo científico ha suscitado la controversia en la comunidad.

Hubo una época, no muy lejana, en la que los astrónomos apenas conocían las condiciones necesarias para la formación de planetas alrededor de estrellas. El Sistema Solar era la única referencia conocida. Y esto suscitaba preguntas de difícil respuesta: ¿es la Tierra un caso único? ¿Existen planetas en otros soles? ¿Qué estrellas son más proclives a formarlos?  ¿Son comunes los sistemas planetarios? Un intento de formalización de este desconocimiento es la conocida Ecuación de Drake, creada en 1960. En ella se establecen siete parámetros para estimar el número de civilizaciones inteligentes detectables en nuestra galaxia. El segundo parámetro es fp, la fracción de estrellas en la Vía Láctea que alberga planetas. Con el Sol como único referente, las estrellas de su mismo tipo han recibido una atención prioritaria. Y no hay muchas de tipo solar en nuestra vecindad galáctica. Una de ellas es alfa Centauri A, en el sistema estelar más cercano al Sol, a sólo 4,2 años luz. La siguiente estrella de tipo solar es tau (𝝉) Ceti, a 11,9 años luz.

Tau Ceti en la ciencia ficción

En estas décadas, la ficción ha ido rellenando el vacío dejado por la falta de datos científicos. La lista de autores que han escrito sobre tau Ceti es larga y prestigiosa: Robert Heinlein, Frank Herbert, Larry Niven, Ursula K. Le Guin, Dan Simmons, Robert Sawyer...

El mismísimo Isaac Asimov, en el universo del Imperio Galáctico, situó al planeta Aurora alrededor de tau Ceti. Aurora era el primer planeta extrasolar que colonizaron los humanos. Se convirtió en el centro de poder de la galaxia durante la Primera Oleada de Colonización. En su momento álgido, tuvo una población de 200 millones de personas y 10 mil millones de robots. Sin embargo, en la famosa saga de la Fundación, Golan Trevize, durante su búsqueda de la Tierra, visita una Aurora ya completamente deshabitada, donde es atacado por una especie de perros violentos descendientes de los que quedaron abandonados.

Otra de las grandes figuras de la ciencia ficción, Arthur C. Clarke, desveló el propósito del universo en las cercanías de 𝜏 Ceti. En la saga de Rama, los astrónomos descubren un objeto celeste que, por su velocidad, deducen que no pertenece al Sistema Solar. El objeto, de forma cilíndrica, resulta ser una nave espacial extraterrestre. Algunos humanos logran entrar en la nave y, tras diversas peripecias, terminan en una estación alienígena en las cercanías de 𝜏 Ceti, donde se les revelan los misterios del Universo.

Tau SETI

En el mismo año que Frank Drake creó la ecuación que lleva su nombre, se inició el primer programa científico de búsqueda de vida inteligente (SETI), el Proyecto Ozma. Para ello eligió dos estrellas cercanas de tipo solar, 𝜏 Ceti y épsilon (𝜺) Eridani. Desde abril hasta julio de 1960, escudriñaron estas estrellas durante seis horas al día. Utilizaron el radiotelescopio Howard Tatel en Green Bank, de 26 metros de diámetro. Durante las más de 150 horas de observación no detectaron ninguna señal de radio de origen artificial. En 2010, para conmemorar el 50º aniversario, el Instituto SETI repitió el experimento, con instrumentación muchísimo más avanzada... e igual resultado.

A pesar de los denodados esfuerzos de Drake, Carl Sagan, y otros pioneros de SETI, y en contra de las especulaciones literarias, a día de hoy no existe evidencia de que hayan civilizaciones inteligentes, ni en la vecindad solar, ni en el resto de galaxia. Pero los enormes avances científicos han ido rellenando el vacío dejado por este silencio cósmico. Se han descubierto más de 800 planetas extrasolares, y el trabajo de numerosos astrofísicos ha arrojado luz sobre la formación de sistemas solares.

El descubrimiento de Tau Ceti

Los primeros planetas extrasolares descubiertos eran planetas gigantes gaseosos, como Júpiter, e incluso mayores. La técnica utilizada para descubrirlos es la medida de la velocidad radial. Cual policías de tráfico con radares persiguiendo automóviles, los astrónomos analizan la luz para medir las velocidades de las estrellas. Acumulando muchas observaciones se buscan perturbaciones periódicas en dicha velocidad. Los planetas, en su órbita, producen pequeñas variaciones en la velocidad radial de las estrellas. Esta perturbación es más evidente cuanto más masivo sea el planeta y cuanto más cerca orbite de la estrella. Por tanto, los primeros planetas extrasolares eran masivos y con periodos muy cortos.

Desde que en 1995, Michel Mayor y Didier Queloz anunciaran el descubrimiento de un planeta entorno a 51 Pegasi la tecnología ha mejorado mucho. De una precisión de 70 metros por segundo se ha pasado a medir variaciones de velocidad de tan solo 51 centímetros por segundo. Justamente es el caso del planeta extrasolar descubierto en alfa Centauri B, utilizando el instrumento HARPS del Observatorio Austral Europeo (ESO). 𝛼 Centauri es el sistema de estrellas más próximo al Sistema Solar, ¡y tiene al menos un planeta extrasolar! Ningún otro planeta extrasolar ha hecho tanto como éste para avivar las esperanzas de los amantes de la exploración espacial.

Al calor del descubrimiento de 𝛼 Centauri B, que puso al límite la tecnología, llegó esta semana la noticia de 𝜏 Ceti. El 19 de diciembre, la Universidad de Hertfordshire anunció que «un equipo internacional de astrónomos liderado ha descubierto que tau Ceti, una de las estrellas más cercanas y similares al Sol, podría albergar cinco planetas, de los que uno estaría en la zona habitable de la estrella». El investigador principal del estudio, Mikko Tuomi, utilizó para ello observaciones existentes de 𝜏 Ceti realizadas con los instrumentos HARPS (Telescopio 3,6 metros, Chile), UCLES (Telescopio Anglo-Australiano, Australia) y HIRES (Telescopio Keck, Hawaii).

Los planetas anunciados orbitarían con periodos de 14, 45, 94, 168 y 642 días; y sus masas corresponderían con 2, 3, 4, 4 y 6 masas terrestres, respectivamente. El planeta más externo tendría una órbita un poco más grande que la de la Tierra alrededor del Sol, a 1,35 unidades astronómicas (UA). El planeta con periodo de 168 días y 4 masas terrestres es el que se encontraría en la zona de habitabilidad de tau Ceti, la región donde el agua podría estar en estado líquido. Por desgracia, las esperanzas de encontrar vida desarrollada en estos planetas es cuestionable. Dispone de una región exterior brillante, similar a nuestro Cinturón de Kuiper. Esta despensa de cometas haría la vida imposible a los planetas, con impactos continuados.

No es estrella para planetas rocosos (¡ni gigantes!)

De hecho, es cuestionable que los planetas de tau Ceti sean similares a la Tierra. Existe una diferencia importante entre el Sol y ésta. Durante la Gran Explosión, se crearon sólo dos tipos de átomos, los más simples: hidrógeno (75%) y helio (25%). Y esa es la composición básica de todas las estrellas. El resto de elementos más pesados, como el oxígeno y el carbono, se han ido creando en el interior de las estrellas y, en sus etapas finales, esparcidos al medio galáctico. En el inicio del Universo, no podían existir planetas como la Tierra, ni la vida tal y como la conocemos. Por eso somos polvo de estrellas.

Los astrónomos califican a los elementos más pesados que el helio como metales. Nuestro Sistema Solar tiene una gran metalicidad. No en vano, el 30% de la masa de la Tierra está compuesta por hierro. Pero la metalicidad de tau Ceti es comparativamente baja: posee un tercio del hierro disponible en el Sistema Solar. En los modelos de creación de sistemas planetarios, los metales juegan un papel importante. Permiten la aparición de planetas rocosos. Pero también de los gigantes gaseosos, como Júpiter. En el corazón de todo planeta gigante reside una pequeña tierra, que atrajo rápidamente los gases a su alrededor.

Relación entre metalicidad y planetas extrasolares

Los candidatos a planeta extrasolar del Telescopio Espacial Kepler muestran una correlación entre la metalicidad y la masa de sus estrellas. Cuanto mayor masa y metalicidad, mayor probabilidad de alojar planetas. Schlaufman et al (2011).

El Telescopio Espacial Kepler, que detecta eclipses de planetas extrasolares, tiene 2500 candidatos. La mayoría están por confirmar. Con los datos preliminares, Kevin Schlaufman y Gregory Laughlin (Universidad de California) han estudiado la relación entre la metalicidad de la estrella y los planetas que alojan: las estrellas más masivas tienen mayor probabilidad de alojar planetas; las estrellas con mayor metalicidad, también. Esto ha confirmado las teorías de formación de sistemas planetarios, donde el papel de los metales es crucial en las etapas iniciales.

Esta predice que en tau Ceti no deberían existir planetas gigantes, ni tampoco planetas rocosos como la Tierra. Pero además, la baja metalicidad de tau Ceti, arroja malas perspectivas de encontrar allí vida compleja.

¿Son planetas las señales de tau Ceti?

El equipo responsable de HARPS, de la Universidad de Ginebra, realizó un estudio preliminar de 𝜏 Ceti en 2011. Concluyó que los datos no mostraban ningún planeta extrasolar. ¿Cómo es posible que con los mismos datos se haya descubierto ahora no uno, sino cinco planetas? La clave está en el método de análisis. El equipo de Toumi ha aplicado métodos estadísticos para tratar de extraer señales allí donde se consideraba que sólo hay ruido. Para ello añadieron la señal de planetas falsos a los datos. Con ese nuevo conjunto de datos, crearon modelos del ruido con el fin de eliminarlo, y hacer más evidentes las señales artificiales. Por sorpresa, en ese proceso encontraron señales no artificiales, que han interpretado cautelarmente como planetas extrasolares.

Sin embargo, no toda la comunidad científica está de acuerdo con dicha interpretación. La Enciclopedia de los Planetas Extrasolares indica como "controvertido" el método de detección de 𝜏 Cet b, 𝜏 Cet c, 𝜏 Cet d, 𝜏 Cet e y 𝜏 Cet f. Greg Laughlin opina que «Está claro que la comunidad está llevando al límite los datos existentes de velocidad radial. Tomará mucho tiempo obtener una confirmación de estos planetas, dado que el incremento de la señal-ruido aumenta con la raíz cuadrada del número de medidas, y ya hay un montón de medidas».

En declaraciones a Infoastro, Francesco Pepe (HARPS, Universidad de Ginebra), opina que «Estamos algo preocupados por la significación estadística de la solución propuesta. Incluso si la señal fuera estadísticamente significativa, no tiene por qué deberse necesariamente a un planeta».

Los propios autores del estudio reconocen que no pueden descartar que las señales descubiertas tengan un origen estelar. Las estrellas, como el Sol, muestran ciclos de actividad. Nuestra estrella presenta máximos cada 11 años, visibles a través de las manchas solares. Esta actividad puede perturbar las medidas de velocidad radial y confundirse con planetas extrasolares. Pepe concluye: «Aunque apreciamos la calidad de la metodología estadística empleada por Tuomi et al. (de gran interés para futuros trabajos), pensamos que esta forma de proceder no añade ninguna información astrofísica significativa y no contribuye mucho a la comprensión de los planetas extrasolares en general, y del sistema tau Ceti en particular».

Retractos planetarios

La ciencia es, en ciertos campos, tan competitiva como cualquier deporte de élite. Y uno de los campos con mayor repercusión social es, sin duda, el de los planetas extrasolares. Encontrar un sistema solar gemelo al nuestro, un planeta vibrante como la Tierra, ya no es un cuento para adolescentes soñadores. Es un objetivo al alcance de la tecnología. Sus descubridores tienen una cita con la historia de la ciencia. Y en esa carrera, en ocasiones, se cometen errores.

Si echamos un vistazo a  la Enciclopedia de Planetas Extrasolares, vemos que se listan 165 planetas extrasolares cuya existencia está por confirmar, es controvertida o bien se ha demostrado que no existen. Uno de los casos más sonados fue el de TMR-1C. En 1998, la NASA organizó una rueda de prensa con mucha fanfarria, donde anunció que el Telescopio Espacial Hubble había fotografiado por vez primera un primer planeta extrasolar. La fotografía mostraba un objeto brillante aparentemente conectado a una estrella por un filamento de materia. En lugar de confirmar la naturaleza del objeto, decidieron hacer el anuncio. Confiaban en que sólo había un 10% de probabilidad de que fuera una estrella de fondo, no conectada físicamente. Pero el espectro obtenido meses después zanjó la cuestión: el planeta resultó ser una proto-estrella, y la NASA tuvo que retractarse.

¿Sucederá lo mismo con los cinco planetas de tau Ceti? Sólo el tiempo, y nuevas observaciones, lo dirán. La ciencia, como la evolución, está llena de contratiempos y vías muertas. Pero avanza con paso decidido. Con suerte, en la próxima década la estadística que más nos interese sea la de composición química de las atmósferas planetarias. De las atmósferas de planetas rocosos. Y hablemos, no ya de regiones de habitabilidad, sino de condiciones de habitabilidad. Mientras tanto, seguiremos imaginando mundos, especies y civilizaciones galácticas gracias a la ciencia ficción.

Referencias

Artículo publicado en Naukas.

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