Hay miles de millones de galaxias en el Universo; cada galaxia contiene miles de millones de estrellas. Desde tiempos remotos, el ser humano se ha preguntado por la posibilidad de que en esta inmensidad cósmica existan otros sistemas planetarios como el nuestro y que incluso alberguen vida o presenten indicios de la misma. A falta de pruebas experimentales durante la historia de la humanidad, las opiniones han sido muy variadas y contradictorias. Epicuro afirmaba que "hay infinitos mundos y en todos ellos hay plantas y otras criaturas vivientes". De opinión muy diferente era Aristóteles, quien sostenía que "no puede haber más mundos que uno".
Descubrimiento de exoplanetas
Después de siglos de especulación filosófica sobre la existencia de estos posibles mundos más allá de nuestro Sistema Solar, una incógnita ya ha quedado despejada. En el año 1992 Aleksander Wolszczan y Dale A. Frail descubrían dos exoplanetas o planetas fuera de nuestro Sistema Solar. Bautizados como PSR 1257 b y PSR 1257 c, estos planetas extrasolares giran alrededor de un púlsar o estrella de neutrones. En el año 1995 Michel Mayor y Didier Queloz descubrían el exoplaneta 51 Pegasi b, un planeta que orbita en torno a una estrella similar al Sol. Estos descubrimientos representan lo que muchos astrónomos y científicos de todo el mundo esperaban, ya que suponen un primer gran paso en la búsqueda de planetas similares a la Tierra, más allá de nuestro Sistema Solar, que puedan albergar vida.
En el año 2011 se descubrían dos exoplanetas de tamaño parecido a la Tierra, a los que se les denominó Kepler 20e y Kepler 20f. Recientemente se han descubierto otros dos nuevos exoplanetas solo un poco mayores que nuestro planeta. Estos dos últimos exoplanetas orbitan alrededor de la estrella de Teegarden, situada a 12,5 años luz de la Tierra. A pesar de su cercanía, esta estrella no fue descubierta hasta 2003 debido a su baja luminosidad.
Los astrónomos nos sorprenden con el descubrimiento de nuevos planetas extrasolares con cierta frecuencia. A fecha de hoy ya se han detectado casi 4.000 exoplanetas y hay muchos otros candidatos esperando su confirmación. ¡Somos una generación privilegiada! Por primera vez en la historia de la humanidad tenemos las herramientas tecnológicas para explorar nuevos mundos y tratar de dar respuesta a algunos interrogantes eternos. "Hoy recordamos a Cristóbal Colón, que nos abrió los ojos a un nuevo mundo. Dentro de unos siglos, la gente mirará atrás en el tiempo y recordará a nuestra generación como la primera que encontró mundos similares a la Tierra, pero más allá de nuestro Sistema Solar", afirma entusiasmada la investigadora del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y célebre cazadora de exoplanetas Sara Seager.
Exoplanetas habitables
La caza de un exoplaneta siempre es un motivo de júbilo para los astrobiólogos. La mala noticia es que muchos de estos planetas extrasolares son gigantes de hielo o de gas, que carecen de superficies sólidas o líquidas en las que pudiera florecer la vida. Aunque el mismísimo Carl Sagan sugirió que criaturas tipo burbuja podrían flotar en las nubes de Júpiter, la vida sería entonces tan distinta de como la conocemos, que resultaría muy complejo reconocerla e identificarla. En principio planetas rocosos como el nuestro son una mejor morada para la vida, tal y como la entendemos.
Crítico para inferir si un planeta es o no habitable es la elucidación y comprensión de la atmósfera exoplanetaria. Gases como el oxígeno se conocen como biomarcadores o indicadores de vida, pues no podrían formarse mediante procesos puramente geofísicos, sino que requieren de organismos vivos como algas y cianobacterias. Mediante un análisis espectral de la luz detectada por los telescopios, podemos inferior la existencia de ciertos gases en el exoplaneta. El análisis consiste en la identificación de los colores o longitudes de onda que llegan al telescopio. La ausencia de determinados colores revela de forma indirecta la existencia de determinados gases en el exoplaneta que absorben esos colores o longitudes de onda específicos de la luz.
Por otra parte, el agua líquida es también un requisito indispensable para la vida. Por esta razón, los astrónomos están especialmente interesados en la denominada "zona habitable", la zona alrededor de una estrella dentro de la cual un planeta podría albergar agua líquida en su superficie, debido a que las temperaturas no son ni demasiado frías ni demasiado cálidas.
'Ventana' al Universo
Hace cuatro siglos Galileo inició una revolución astronómica con el telescopio, confirmando el modelo copernicano, que desbancaba a la Tierra del centro del Universo. Hoy, con telescopios mucho más sofisticados, estamos iniciando la segunda gran revolución astronómica. Muchos de estos telescopios no descansan en la superficie terrestre. Y es que la atmósfera que envuelve a nuestro planeta, si bien es necesaria para preservar la vida, es una especie de molesta niebla para los astrónomos, en su intento de explorar y fotografiar los confines del Universo. Para superar estas limitaciones, la NASA lanzó en el año 1990 el telescopio espacial Hubble, que orbita por encima de la atmósfera. Otros le han seguido.
Telescopio espacial 'Kepler'
En el año 2009 se puso en órbita el telescopio espacial Kepler, con una misión específica: la búsqueda de exoplanetas, es decir, planetas fuera de nuestro Sistema Solar. Jubilado en octubre de 2018, el telescopio Kepler ha permitido escribir algunas de las más bellas páginas de la astronomía. Kepler no fotografiaba exoplanetas, ya que están demasiado lejos como para poder obtener una fotografía directa de los mismos. Lo que hacía Kepler es observar de una manera continua más de 150.000 estrellas en una región del cielo, en torno a la constelación del Cisne.
Su misión era detectar pequeños oscurecimientos o decaimientos en la luminosidad de las estrellas, causados por planetas orbitando a su alrededor, conocidos como "planetas en tránsito". Este oscurecimiento es la evidencia indirecta de la existencia de un nuevo planeta. Es un oscurecimiento similar al que ocurre durante un eclipse, si bien la atenuación de la luz de la estrella puede llegar a ser mucho más pequeña, por lo que se necesitan detectores de gran resolución. Kepler hacía uso de 42 sensores digitales que conjuntamente proporcionan una resolución de 95 millones de píxeles, pudiendo detectar caídas en el brillo de una estrella de apenas un 0,01 por ciento. El grado de oscurecimiento proporciona pistas sobre el tamaño del planeta y la distancia del mismo a la estrella alrededor de la cual orbita.
Nanotelescopios en busca de vida extraterrestre
Desde el MIT y en colaboración con la NASA, la investigadora Sara Seager ha liderado el desarrollo de un nanotelescopio al que bautizaron como Asteria. Aproximadamente del tamaño de un ejemplar de EL DÍA, este nanotelescopio llevará a cabo una de los mayores retos de la astronomía: la búsqueda de planetas similares a la Tierra, fuera de nuestro Sistema Solar, que puedan albergar vida. En agosto de 2017 el telescopio fue lanzado a bordo de la cápsula de carga Dragon de Space X.
Asteria ?conocido como ExoPlanetSat en su versión preliminar? es realmente un telescopio espacial en miniatura, que incorpora instrumentos ópticos de gran potencia y alto rendimiento. Para medir con precisión el brillo de una estrella los ingenieros deben mantener la nave estable. Los fotones incidentes deben golpear la misma fracción de un píxel en todo momento. Y es que cualquier distorsión que sacuda a la nave desenfoca la imagen y hace que las mediciones sean erróneas e inservibles. Para ello Asteria incorpora una sofisticada tecnología de control y estabilización, tarea realmente compleja. Y es que cuanto más diminuto es un objeto espacial, más susceptible es de experimentar vibraciones y movimientos.
Al igual que Kepler, Asteria buscará planetas midiendo la atenuación del brillo de una estrella a medida que un planeta en órbita pase por delante de ella. En agosto de 2018, los astrónomos notificaron que Asteria había sido capaz de medir el exoplaneta ya conocido 55 Cancri e. Este fascinante hallazgo representa una prueba de concepto de que los satélites en miniatura, como Asteria, son capaces de realizar detecciones sensibles de exoplanetas a través del método de tránsito.
A diferencia de Kepler, Asteria monitorizará una única estrella. Al centrarse en una única estrella, se podrán entonces obtener datos más precisos del exoplaneta asociado; será posible también detectar exoplanetas que se escaparían a los ojos de los grandes telescopios, lo cuales monitorizan una gran fracción del cielo.
Asteria no pretende sustituir a telescopios más grandes, sino ser complementario. El proyecto contempla el lanzamiento de una flota de nanosatélites. Cada nanosatélite se centrará en estrellas individuales, que los grandes telescopios ya han identificado como científicamente interesantes.
Telescopio espacial 'James Webb'
Después de varios retrasos y de no surgir nuevos imprevistos, en marzo de 2021 se lanzará el telescopio espacial James Webb. Webb será además un telescopio multitarea ?como Hubble? y no uno monotarea como Kepler o Asteria.
Como ya hemos mencionado, en el campo de los exoplanetas tenemos dos grandes objetivos: (a) identificación o búsqueda de nuevos planetas y (b) caracterización de sus atmósferas en busca de posibles biomarcadores o indicios de vida. Kepler es un telescopio que trataba de identificar o localizar nuevos exoplanetas, al igual que Asteria. Estos telescopios pueden informarnos del tamaño y órbita de los planetas encontrados, pero poco más. Por el contrario, entre otros atributos James Webb será un telescopio de caracterización, que nos permitirá desvelar características y la composición de atmósferas planetarias de planetas previamente ya identificados. En ese sentido, será complementario.
Conclusiones
La búsqueda de exoplanetas representa un activo campo de investigación que despierta además gran interés social. Se han descubierto unos 4.000 exoplanetas o planetas más allá de nuestro Sistema Solar. La mayoría de ellos han sido detectados debido a sus tránsitos: casos en que un planeta cruza su estrella, bloqueando momentáneamente parte de su luz. Esta reducción en la luminosidad de las estrellas proporcionan a los astrónomos información sobre el tamaño de un planeta y su distancia a la estrella.
Pero tratar de determinar si el planeta alberga oxígeno, agua y otros signos de vida conlleva la caracterización de sus atmósferas. Los nuevos telescopios espaciales ?como el James Webb? y las sucesivas tecnologías que incorporen serán de gran ayuda en esta tarea. Esto no ha hecho más que empezar. ¡Nos adentramos en una auténtica edad de oro de la astronomía!
