CARMENES o “Aquí también buscamos exoplanetas”

Uno de los temas que últimamente tiene más eco en la divulgación a nivel internacional es el descubrimiento de nuevos exoplanetas, es decir, planetas que orbitan alrededor de  una estrella que no es el Sol.

Realmente no se trata de un tema reciente, pues hace ahora casi 20 años que se encontraron los primeros*, pero el número de ellos que conocemos crece exponencialmente y, a día de hoy, son ya 716 los confirmados, con más de dos millares de candidatos por confirmar. Si queréis números concretos, podéis verlos en la siguiente imagen, que muestra el número de exoplanetas descubiertos cada año, desde 1989.

Este enorme aumento no sólo es fruto de instrumentos más precisos, telescopios más potentes y técnicas más sofisticadas. También ha tenido mucho que ver el planteamiento de programas específicos y la construcción de instrumentos ex profeso, como el Telescopio Espacial Kepler, de la NASA, que tiene en su haber el nada desdeñable número de 33 exoplanetas confirmados y 2326 candidatos a serlo.

Todos estos exoplanetas están permitiendo comenzar a responder algunas preguntas fundamentales: ¿Cómo se forman los planetas? ¿Es nuestro Sistema Solar una rareza o es la norma? ¿Cuántos exoplanetas puede haber como la Tierra? ¿Tienen condiciones que permitan la vida? ¿Son frecuentes los planetas con la posibilidad de albergar vida? ¿Puede ser vida inteligente o como mucho encontraremos políticos con tijeras?.

Pensadlo de este modo: cuando nuestra capacidad técnica esté en posición de explorar si hay vida en tan remotos mundos, sabremos dónde debemos mirar, pues nuestra galaxia es muy grande para andar buscando a ciegas. Concretamente, tiene de 200 mil millones a 400 mil millones de estrellas.

Representación artística de nuestra galaxia. Se indica con una flecha la posición del Sol y, alrededor suyo, el área indicada muestra la región en la que se han encontrado la gran mayoría de exoplanetas que conocemos.

Sin embargo, no voy a hablar de todas esas preguntas ni de sus respuestas, pues mucho se ha escrito ya sobre el tema, y mejor de lo que pueda escribir yo. Hoy quería explicaros la apuesta hispano-alemana en este campo: CARMENES, cuyo nombre es acrónimo de “Calar Alto high-Resolution search for M dwarfs with Exoearths with Near-infrared and optical Échelle Spectrographs”. Vamos, clarísimo. Tened un poco de paciencia, y os cuento qué significa toda esa parrafada.

CARMENES va a ser un instrumento de última generación (un espectrógrafo), diseñado específicamente para buscar exoplanetas, aunque su objetivo más ambicioso es   encontrar exoplanetas de tipo Tierra (exotierras). No va a ser un instrumento que se mande al espacio, como el Telescopio Kepler, sino que se colocará en el telescopio de 3.5 metros del observatorio de Calar Alto (Almería), y durante más de 600 noches de observación, a lo largo de 5 años, escrutará 300 estrellas cercanas en busca de otros mundos.

El problema de buscar exoplanetas es que son objetos extremadamente pequeños, ligeros y oscuros, sobre todo si los comparamos con las estrellas a las que orbitan. Este problema es aún mayor si buscamos planetas como la Tierra, que en comparación con  planetas como Júpiter, son algo minúsculo e insignificante. Por esta razón, hay que recurrir a métodos indirectos que nos indiquen la presencia de un exoplaneta: si quieres encontrar fuego, sigue el humo. Existen varios métodos, pero voy a centrarme en el que usa nuestro instrumento en cuestión.

CARMENES detecta si la estrella “oscila” debido a la presencia de otro cuerpo.

Pongamos un ejemplo sencillo: cuando saltas, la Tierra tira de ti (gravedad) y te hace caer, pero como tú también tienes masa, tú atraerás a la Tierra hacia ti. El problema es que la Tierra tiene tanta masa comparada contigo que ella se mueve una cantidad imperceptible hacia ti, mientras que tú te mueves considerablemente hacia ella. Según esta misma mecánica, la Tierra no gira alrededor del Sol mientras éste permanece “inmovil”. En realidad, el Sol Atrae a la Tierra igual que la Tierra atrae al Sol. Pero la masa del Sol es tan enorme, que el movimiento que la Tierra provoca en el Sol es pequeñísimo.

Esquema de movimiento de un sistema planeta-estrella. Ambos rotan alrededor de un centro común debido a que ambos se atraen mutuamente. Debido a la enorme masa de la estrella, el efecto del planeta sobre ella provoca un movimiento muy leve.

Por suerte, pequeñísimo no significa que no podamos medirlo. Así, aunque no veamos el planeta, podemos notar sus efectos en lo que sí vemos: la estrella.

Permitidme que me desvíe un momento para explicaros el fundamento de la detección de exoplanetas con este método. Todos habéis experimentado, seguro, el efecto doppler:

Es lo que provoca que cuando un tren se acerca a toda velocidad suene “ñiiiiiiii”, y en cambio, si ya ha pasado y se aleja de nosotros, lo que se escuche sea “ñuuuuum”. Cuando se trata de luz (que es un tipo de onda) y no de sonido, se puede notar el efecto doppler en que la luz que nos llega es más azul (si se acerca) o más roja (si se aleja) de la que le correspondería.

Esquema del efecto doppler en la luz de una estrella debido a su movimiento, consecuencia de la presencia de un exoplaneta

Volviendo al tema principal, para detectar el planeta lo que se hace es observar el espectro de la estrella, que es como su “huella dactilar”, muchas veces a lo largo del tiempo y con un nivel muy alto de detalle.

El objetivo es comprobar si las líneas del espectro son más rojas o más azules de lo que deberían. Si vemos que de forma periódica una línea oscila entre un color más azul y otro más rojo, sabremos que la estrella se acerca y se aleja de nosotros periódicamente. A partir de ello podremos deducir la masa y la órbita del exoplaneta.

Como mencioné antes, el mayor problema que presenta este método es que, si la estrella tiene mucha masa, el bamboleo que sufra por la presencia de un planeta será muy pequeño. La solución es buscar estrellas con una masa relativamente pequeña: Enanas Rojas, también conocidas como enanas M. Sus masas están entre menos de la mitad y una décima parte que la del Sol.

El inconveniente  es que son más pequeñas y más frías que el Sol, lo que provoca que en luz visible sean muy poco brillantes, emitiendo casi toda su (escasa) luz en colores rojos o infrarrojos. Por tanto, era necesario que el instrumento observara en el tipo de luz que más emiten, Infrarrojo cercano, además de en luz visible.

Dos estrellas comparadas en color y tamaño. Una como el Sol (Izquierda) y otra como una típica enana roja (derecha).

Su bajo brillo es una de las razones por las que casi no se han explorado estas estrellas en busca de exoplanetas y actualmente es una incógnita cuán frecuentes pueden ser los exoplanetas en este tipo de estrellas. Sin embargo, es esencial conocerlo, ya que un 75% de todas las estrellas de nuestra galaxia (y del universo) son enanas rojas.

En definitiva, CARMENES es un instrumento realmente puntero que va a investigar un campo prácticamente virgen, nos aportará importantísimas respuestas en lo referente a exoplanetas y nos dará valiosos datos para el estudio de este tipo de estrellas. Detrás de este proyecto hay cinco instituciones alemanas, una hispano alemana y cuatro españolas, todas de primer nivel, con un equipo de más de 80 científicos e ingenieros.

Aunque el proyecto está en marcha a plena máquina, no será hasta finales de 2013, como pronto, cuando el instrumento comience a funcionar.

*Aclaración: Hay varias fechas que se suelen señalar para “el primer exoplaneta descubierto”. Concretamente, en 1989 se encontró un candidato a exoplaneta, pero no se pudo confirmar de forma fiable hasta 2006. Posteriormente, en 1992, se presentaron los primeros exoplanetas confirmados, pero orbitaban un púlsar, que en sentido estricto no es una estrella, si no una estrella degenerada. Finalmente, en 1995 se anunció un exoplaneta confirmado alrededor de una estrella “típica”, 51 Pegasi. Por tanto, la fecha oficial depende del criterio que se use.

*Editado: Añado un “live” realizado en una de las cúpulas del observatorio de Calar Alto, a modo de soundtrack

—————————–
Este artículo participa en los Premios Nikola Tesla de divulgación científica y nos lo envía Ricardo Dorda, licenciado en ciencias físicas por la Universidad Complutense de Madrid, y Máster Interuniversitario en Astrofísica de las universidades Complutense y Autónoma de Madrid. Actualmente está trabajando en su doctorado en Astrofísica en la Universidad de Alicante. Además, es autor del blog de divulgación: Curiosidad Científica bajo el pseudónimo de Ahskar.

Si tienes un artículo interesante y quieres que lo publiquemos en Naukas como colaborador invitado, puedes ponerte en contacto con nosotros.



Por Colaborador Invitado
Publicado el ⌚ 25 enero, 2012
Categoría(s): ✓ Astronomía