1 ¿Qué es un exoplaneta?

Un exoplaneta es aquel que no orbita el Sol, es decir, que no pertenece al Sistema Solar.

Por lo tanto esta clase de planetas incluye tanto planetas que orbita otras estrellas distintas al

Sol o que no orbita ninguna estrella(estrella intergaláctica). Este concepto apareció en el siglo XX

pero no se sabía con certeza su existencia hasta 1992, fecha en la que se detectan los primeros

planetas que no orbitan el Sol. Aun así, el primer exoplaneta cuya detección fue confirmada fue

Dimidio(antes llamado 51 Pegasi b), en 1995.

Representación de Dimidio.

Hasta la fecha se han detectado 1195 sistemas planetarios que contienen 1897 planetas.

La mayoría de estos planetas son gigantes gaseosos, como Júpiter, debido a los métodos de

detección utilizados. La detección de exoplanetas similares a la Tierra son cada vez más comunes

debido al desarrollo de las técnicas de observación y detección.

Comparación de algunos de los tamaños de exoplanetas(filas: masa, columnas: tipo).

1 Métodos de detección

Número de exoplanetas encontrados en cada año distinguiendo el método utilizado.

A diferencia de las estrellas, la emisión de luz de los planetas es diminuta y despreciable.

Por este motivo, observar exoplanetas mediante los telescopios convencionales no es muy

eficiente(solo un 5% del total de detecciones fueron realizadas mediante detección directa). Para

que puedan ser visibles mediante telescopios deben de tener un gran tamaño y estar muy alejado

de su estrella. Aún así, el desarrollo de los telescopios permite el descubrimiento y el análisis de

algunos exoplanetas. Actualmente, la mayoría de los métodos de búsqueda son indirectos. A

continuación algunos de los métodos más eficaces y usados:

·Velocidades radiales: Los planetas ejercen fuerzas gravitatorias sobre su estrella central,

provocando un leve movimiento que también influye en el espectro que emite dicha estrella(es

decir, que la radiación que emite varía). Cuando la estrella se acerca al observador se produce un

“corrimiento al azul” mientras que cuando se aleja se produce un “corrimiento al rojo”. Esto se

conoce como el Efecto Doppler. El problema es que para que la fuerza que ejerce el planeta sea

significativa, el planeta debe de tener mucha masa y estar cerca de la estrella, por lo tanto

también es usado para averiguar la masa del planeta.

Ejemplo del cambio de ondas electromagnéticas según el movimiento de la estrella.

·Tránsitos: Cuando un planeta orbita por delante de la estrella produce pequeños cambios

en la cantidad de luz que recibimos de la estrella, como los eclipses. Por lo tanto, la variación de

luz es directamente proporcional al tamaño del planeta, por lo que con este método se suelen

detectar planetas de gran superficie. Como en el método de velocidades radiales, la masa influye

en gran manera, pero una ventaja que tiene este método es que no hace falta que esté cerca de la

estrella.

Ejemplo de un planeta bloqueando parte de la luz que emite su estrella.

·Variación del tiempo de tránsito: En sistemas planetarios de varios planetas, la presencia

de cada uno de ellos influye en el tiempo de tránsito de los demás, es decir, que el tiempo que

tarda en dar una vuelta no es constante. Este método es capaz de encontrar planetas del tamaño

de la Tierra.

Ejemplo de la variación de tiempo de tránsito

·Pulsos de radio de un púlsar: Los exoplanetas que orbitan púlsares producen leves

anomalías en los pulsos que emiten dichos púlsares. Los púlsares son un tipo de estrella de

pequeño tamaño y gran intensidad que proceden de la explosión de las estrellas convencionales y

emiten pulsos regularmente, normalmente ondas de radio, rayos X o hasta rayos gamma.

Ejemplo de un planeta orbitando un púlsar(PSR B1257+12).

·Acoplamiento de marea: Algunos tipos de planetas tienen un efecto especial, llamado

acoplamiento de marea(en inglés tidal lock). Este efecto quiere decir que el cuerpo, en este caso

el planeta, siempre tiene un hemisferio diurno y un hemisferio nocturno, es decir, que su rotación

está sincronizada con su tránsito alrededor de la estrella. El hemisferio diurno, al estar en

exposición permanente a la estrella, absorbe muchas más radiación que el hemisferio nocturno.

Midiendo la variación del nivel de radiación que recibimos se puede detectar al exoplaneta(cuando

el hemisferio diurno este de cara al observador, el nivel de radiación aumentará).

La radiación(en blanco)se acumula en uno de los hemisferios del planeta.

·Para analizar la atmósfera se calcula la densidad, usando la masa y el tamaño como

datos. Debido a la escasez de planetas cuya masa y volumen conocemos, la información acerca de

las atmósferas es muy limitada. Mediante el espectro del planeta también se puede conocer

algunos de los componentes de la atmósfera y por lo tanto, el tipo de planeta(de carbono, de

hidrógeno, etc.).

La atmósfera influye en el espectro del planeta

·Detección directa: Poder fotografiar exoplanetas permitiría conocer con mucha mayor

profundidad estos pero hay diversos obstáculos que impiden una observación directa eficiente. El

mayor de estos obstáculos es la luz de las estrellas. Las estrellas son miles de millones más

brillantes que los planetas. No podemos observar directamente los exoplanetas ya que se

encuentran cerca de las estrella. Aun así se han realizado algunas fotografías a exoplanetas,

debido a condiciones que lo permitían. La primera fotografía es una fotografía infrarroja tomada a

una enana marrón(estrella de bajo brillo), en la que orbita 2M1207, un planeta todavía cálido y muy

alejado de su estrella madre. Estas tres características atípicas permitieron la visibilidad del

planeta en la fotografía. Actualmente, planetas similares a la Tierra son imposibles de fotografíar.

Fotografía de 2M1207

2 Misión Kepler

En Marzo de 2009 la NASA lanzó al

espacio un satélite artificial dedicado a la

búsqueda de exoplanetas. Orbita alrededor del

Sol y su objetivo era monitorear de manera

ininterrumpida y simultánea unas 150.000

estrellas. La finalización de esta misión fue

inicialmente 2012, pero se amplió hasta 2016.

El exceso de ruido provocó la ampliación de

esta fecha pero en 2013, varios de los

componentes vitales para el funcionamiento

dejaron de funcionar. Tras varios intentos de

reparación, cesaron los esfuerzos.

Las dimensiones de la sonda son de 4’7x2’7 metros, pesa más de 1 tonelada y el coste

estimado de la misión es 550 millones de euros.

A pesar de esto, la sonda Kepler encontró un total de 3199 candidatos a exoplanetas, y se

han confirmado 1013 planetas en 440 sistemas estelares. Este número sigue aumentando gracias

a las observaciones de los datos obtenidos en esta misión. Mediante los datos recibidos, se

estiman al menos 17 mil millones de exoplanetas solamente en la Vía Láctea.

3 Telescopio espacial James Webb (JWST)

El JWST es un observatorio espacial en fase de desarrollo y cuya fecha de lanzamiento se

sitúa alrededor de Octubre de 2018. Las principales características técnicas son un gran espejo

de 6,5 metros de diámetro, una posición de observación lejos de la Tierra, y cuatro instrumentos

especializados. La combinación de estas características le dará una resolución sin precedentes y

sensibilidad de larga longitud de onda visible al infrarrojo medio.

Sus objetivos principales son:

➢ Buscar la luz de las primeras estrellas y galaxias formadas tras el Big Bang

➢ Estudiar la formación y evolución de las galaxias

➢ Comprender mejor la formación de estrellas y planetas

➢ Estudiar los sistemas planetarios y los orígenes de la vida

Distancia aproximada entre la Tierra, el telescopio Hubble, la Luna y el JWST

1 Definición

La habitabilidad es el potencial que tiene un planeta o cualquier otro cuerpo, como por

ejemplo un satélite, de albergar vida. Esta capacidad implica muchos aspectos de campos como la

astrofísica, la geoquímica o la geofísica. Al desconocerse la existencia de vida extraterrestre, la

habitabilidad tiene en cuenta las condiciones de la Tierra, del Sol y del Sistema Solar en general. El

análisis e investigación de esta capacidad se integran en la astrobiología, que también trata de

responder cuestiones como el origen de la Vida.

2 Características planetarias

La habitabilidad obviamente viene dada por diversos factores dentro del planeta,

principalmente son:

➢ La masa, que influye en la gravedad y la actividad geológica(volcanes,

terremotos, etc.)

➢ La órbita y la rotación, que influyen en la temperatura y las estaciones

La estabilidad de un planeta con órbita excéntrica será mucho menor que uno con órbita no

excéntrica.

3 Sistemas estelares aptos

A la hora de determinar el nivel de habitabilidad planetaria no solo se analiza la similitud

con la Tierra o las características del planeta sino que también es necesario analizar la estrella a

la que orbita. En el análisis de las estrellas se tienen en cuenta multitud de factores, como por

ejemplo la radiación que emite o su temperatura. Las estrellas que son habitables son aquellas

que tienen temperaturas moderadas y que tienen una vida larga, para que de paso a la vida a que

se desarrolle.

4 Zona habitable

Al hablar de habitabilidad planetaria siempre aparece el término de zona habitable. La zona

habitable es aquel espacio alrededor de la estrella donde cualquier planeta pueda tener agua o

cualquier otro líquido potencial. Después de una fuente de energía, el segundo “ingrediente” más

importante es el agua debido a su rol en la vida en la Tierra. Aun así, eso tiene otro significado

respecto a la habitabilidad. Si se descubriese alguna forma de vida que no dependa del agua sino

de otra sustancia, como el amoníaco líquido, habría un cambio drástico en la definición de zona

habitable ya que aumentaría considerablemente. También hay que tener en cuenta la aparición de

gigantes gaseosos(como Júpiter o Saturno), ya que si tienen una órbita cercana a la del planeta en

cuestión estos interferirían entre sí. Anteriormente se pensaba que los planetas rocosos(como

Mercurio o Venus) se situaban en el interior del sistema planetario y los gigantes gaseosos en el

exterior, como pasa en el Sistema Solar, pero esta idea fue refutada gracias al análisis de

exoplanetas y sistemas planetarios.

Comparación de planetas de la zona habitable del Sistema Solar(derecha) y planetas de diversos

sistemas planetarios(izquierda).

Zona habitable en relación con la distancia a la estrella y la masa de esta.

1 Ecuación de Drake

Esta ecuación fue pensada por el radioastrónomo Frank Drake en 1961 con el propósito de

estimar el número de civilizaciones existentes en la Vía Láctea. Esta ecuación usa factores que se

consideran fundamentales en el desarrollo de las civilizaciones. En la actualidad no hay datos

suficientes para resolver la ecuación. Algunas personas también piensan que esta ecuación carece

de factores con un papel importante.

Factores

Número de civilizaciones que podrían comunicarse en nuestra galaxia

Ritmo anual de formación de estrellas "adecuadas" en la galaxia

Fracción de estrellas que tienen planetas en su órbita

Número de esos planetas orbitando dentro de la ecosfera de la estrella

Fracción de esos planetas en los que la vida se ha desarrollado

Fracción de esos planetas en los que la vida inteligente se ha desarrollado

Fracción de esos planetas donde la vida inteligente ha desarrollado tecnología e

intenta comunicarse

Años durante el que una civilización inteligente puede existir

0 , , 1 , 1 0000 01 * 0 5 * 2 * 1 * 0 0 * 0 0 * 1 = 1

La primera estimación dada, en 1961, fue de 10 posibles civilizaciones en la Vía Láctea. A

partir de esa estimación, otras personas realizaron modificaciones y publicaron sus propias

estimaciones. Algunas de ellas daban números cercanos a mientras que otros estiman 10110⁸

millones.

Como mencioné anteriormente, carecemos de evidencias e

información, por lo que esta ecuación puede variar notablemente.

Se han teorizado varios cambios, algunos que están a favor de vida

más abundante y otros que están en contra. Por ejemplo, esta

ecuación no tiene en cuenta la

posibilidad de vida en satélites. Si tuviese en cuenta este

factor, el resultado aumentaría. Tampoco sabemos si hay factores

que influyen en el desarrollo de vida como la posición del sol en el

disco galáctico, el efecto joviano(que protege la Tierra de

asteroides) o el efecto lunar de las mareas.

Frank Drake

2 Paradoja de Fermi

Como sabemos hay un número muy elevado de galaxias(entre 100 y 400 mil millones),

dentro de ellas hay también un número elevado de estrellas(también entre 100 y 400 mil

millones). Se piensa que alrededor del 5%(como mínimo) de las estrellas son similares al Sol, por

lo que tendríamos 500 trillones de estrellas similares al Sol. También se cree que un quinto de

esas estrellas son orbitadas por un planeta similar a la Tierra, por lo que el número de “Tierras”

sería de 100 trillones en todo el universo. Ese número quiere decir que aunque la probabilidad de

vida sea de 0,01%, tendríamos 10¹⁸ planetas con vida. La Paradoja de Fermi es la siguiente

pregunta: ¿Dónde están estos 10¹⁸ de planetas con vida?

Entre los varios expertos surgen varias posibles soluciones, que se pueden resumir en 4:

1. La probabilidad de que aparezca vida inteligente es

astronómicamente baja.

2. La vida inteligente no tiende a extenderse a través

de las estrellas

3. La vida inteligente termina extinguiéndose

siempre(ya sea por causas naturales o provocadas

por la civilización misma).

4. No estamos buscando apropiadamente, es decir, que

nuestros medios de comunicación y detección son

primitivos.

Enrico Fermi

1 El primer exoplaneta

El primer descubrimiento de un exoplaneta se anunció oficialmente el 6 de octubre de

1995 por Michel Mayor y Didier Queloz en la revista Nature. La existencia de este planeta, cuyo

primer nombre fue 51 Pegasi b y actualmente es Dimidio, fue confirmado mediante varias

observaciones. El método de detección fue el de las velocidades radiales, que permite averiguar la

masa mínima que debería tener. Este descubrimiento también reveló información importante de la

formación de los planetas. Anterior al descubrimiento se pensaba que gigantes gaseosos como

Júpiter no podían formarse en órbitas de corto período. Tras descubrir que Dimidio es un gigante

gaseoso, se demostró que ese tipo de planetas pueden formarse en cortas distancias. Esto

provocó una serie de descubrimientos similares. El descubrimiento de Dimidio revolucionó las

teorías acerca de la formación planetaria y el replanteamiento de estas teorías siguen en la

actualidad con el descubrimiento de nuevos mundos.

Michel Mayor(izquierda) y Didier Queloz(derecha).

2 Planetas superhabitables

Kepler-442b es un exoplaneta descubierto por el telescopio espacial Kepler que orbita

alrededor de una enana naranja situada a 1115,5 años luz de la Tierra. Su existencia fue

confirmada en enero de 2015 gracias al telescopio espacial Kepler. Este planeta ocupa el cuarto

puesto entre los mayores candidatos a análogo terrestre, con un índice de similitud del 84%. Entre

estos candidatos, Kepler-442b es el único capaz de ser un planeta superhabitable. Un planeta

superhabitable es aquel que presenta condiciones más adecuadas para el desarrollo de vida que la

Tierra. Hasta la fecha no se ha descubierto ningún exoplaneta de este tipo, pero varias

investigaciones apuntan a que podrían ser más comunes que los análogos terrestres. Varios

expertos creen que el criterio usado en la búsqueda de vida extraterrestre es antropocentrista, es

decir, que consideran la Tierra como el planeta óptimo. Estos expertos consideran que la Tierra

tiene aspectos que faciliten el desarrollo de vida que se podrían mejorar, como la intensidad del

campo magnético o la actividad geológica.

Los expertos consideran que las estrellas como Kepler-442, la estrella en la que

Kepler-442b orbita, son las más idóneas para la vida, debido a su estabilidad, longevidad y menor

radiación. Además de esto, Kepler-442b cuenta con otra características propias de un planeta

superhabitable, como el tamaño o la posición respecto a su estrella. La mayor incógnita de este

exoplaneta es la atmósfera, de la que no sabemos sus componentes. En el futuro podremos

conocer esta composición mediante medidas espectroscópicas y además podremos confirmar o

descartar la presencia de vida con los niveles de oxígeno molecular y ozono.

Comparación aproximada del tamaño entre Kepler-442b(izq.) y la Tierra(dcha.).

3 Análogos de la Tierra

Kepler-438b se sitúa a 472,9 años luz del sistema solar y su descubrimiento fue

confirmado en enero de 2015 gracias al telescopio espacial Kepler, que registró varios tránsitos

entre el planeta y su estrella. Hasta la fecha, es el planeta confirmado más similar a la Tierra, con

un tamaño, masa y temperatura muy similares al de la Tierra. A pesar de ser muy similar a la Tierra,

es muy probable que tenga características que no permitan el desarrollo de vida como la cercanía

a la estrella, que lo expone a los efectos de la estrella o el acoplamiento de marea, que modificaría

drásticamente la temperatura y produciría una carencia de magnetosfera. Aún así, este exoplaneta

cuenta con un IST del 88%, que es el más alto entre los planetas confirmados( sin contar a la

Tierra).

Representación de Kepler 438b

El índice de similitud(IST) es una medida que indica la similitud entre la Tierra y un objeto

planetario o no planetario. El rango de esta medida está entre 0 y 1, siendo 1 el valor de la Tierra.

El IST fue diseñado con el propósito de catalogar los exoplanetas, aunque también se puede aplicar

a otros objetos, como los satélites. Para calcular el IST se necesita conocer la temperatura

superficial, la densidad, la velocidad de escape y el radio medio(por orden de peso). Debido a esto,

los exoplanetas que tienen un IST elevado suelen ser rocosos.

Planeta Estado IST Planeta IST

KOI-4878.01 Sin confirmar 0.98 Tierra 1

KOI-3456.02 Sin confirmar 0.93 Marte 0,7

KOI-5737.01 Sin confirmar 0.90 Mercurio 0,6

Kepler-438b Confirmado 0.88 Luna 0,56

KOI-5806.01 Sin confirmar 0.88 Venus 0,444 Los exoplanetas con IST más alto IST más altos del Sistema Solar

➢ “Métodos para la detección de exoplanetas” por la Asociación Astronómica

de Rawson

➢ “The Fermi Paradox” - Where are all the aliens” por In a nutshell

➢ “Is It Irrational to Believe in Aliens?” y “Why Haven't We Found Alien Life?”

por PBS Space Time

➢ nasa.gov

➢ wikipedia.org

➢ whybutwhy.com