Artículo publicado por Marcus Woo el 2 de enero de 2013 en Caltech
Un grupo de astrónomos, liderados por miembros de Caltech, estiman que hay al menos 100 000 millones de planetas poblando la galaxia. Si miras al cielo nocturno, verás estrellas, está claro. Pero también verás planetas – miles de millones de ellos. Como poco.Esta es la conclusión de un nuevo estudio realizado por astrónomos del Instituto Tecnológico de California (Caltech), que proporciona aún más pruebas de que los sistemas planetarios son la norma cósmica. El equipo realizó su estimación mientras analizaba los planetas que orbitan una estrella conocida como Kepler-32—planetas que son representativos, dicen, de la gran mayoría de planetas en la galaxia y, por tanto, sirven como perfecto caso de estudio para comprender cómo se forman los planetas.
“Hay, al menos, 100 000 millones de planetas en la galaxia – solo en nuestra galaxia”, dice John Johnson, profesor asistente de astronomía planetaria en Caltech, y coautor del estudio que fue recientemente aceptado para su publicación en la revista Astrophysical Journal. “Es alucinante”. “Es un número increíble, si piensas en ello”, añade Jonathan Swift, posdoctorado en Caltech y autor principal del artículo. “Básicamente, hay uno de estos planetas por cada estrella”. El sistema planetario en cuestión, que se detectó gracias al telescopio espacial Kepler, contiene cinco planetas. La existencia de dos de estos planetas ya había sido confirmada por otros astrónomos. El equipo de Caltech confirmó los otros tres, y luego analizaron el sistema de cinco planetas y lo compararon con otros sistemas hallados por la misión Kepler. Los planetas orbitan a una estrella que es una enana M – el mismo tipo que tres cuartas partes de las estrellas de la Vía Láctea. Los cinco planetas, que tienen un tamaño similar a la Tierra, y orbitan cerca de su estrella, son también típicos de la clase de planetas que ha descubierto el telescopio orbitando otras estrellas enanas M, dice Swift. Por tanto, la gran mayoría de planetas en la galaxia, probablemente tienen características comparables a las de esos cinco planetas. Aunque este sistema en particular puede que no sea único, lo que lo hace especial es su orientación: las órbitas de los planetas están en un plano que se sitúa de forma que la visión de Kepler del mismo es de lado. Debido a esta rara orientación, cada planeta bloquea la luz estelar de Kepler-32 cuando pasa entre la estrella y el telescopio Kepler. Analizando los cambios en el brillo de la estrella, los astrónomos fueron capaces de determinar las características de los planetas, tales como su tamaño y periodo orbital. Esta orientación, por tanto, proporciona una oportunidad de estudiar el sistema en gran detalle – y debido a que los planetas representan a una gran parte de los planetas que se cree que pueblan la galaxia, el equipo dice que el sistema también puede ayudar a los astrónomos a comprender mejor la formación planetaria en general. “Normalmente trato de no llamar a nada ‘piedras de Rosetta’, pero esto está lo más cerca de una piedra de Rosetta que ninguna otra cosa que haya visto antes”, comenta Johnson.
“Es como desvelar un lenguaje que estábamos tratando de comprender – el lenguaje de la formación planetaria”. Una de las cuestiones fundamentales respecto al origen de los planetas, es cuántos hay. Como el grupo de Caltech, y otros grupos de astrónomos, han estimado, hay aproximadamente un planeta por estrella, pero esta es la primera vez que han realizado tal estimación basándose en el estudio de sistemas de enanas M, la población de planetas más numerosa conocida. Para realizar los cálculos, el equipo de Caltech determinó la probabilidad de que un sistema de enana M tuviese la orientación de lado de Kepler-32. Combinando esta probabilidad con el número de sistemas planetarios que Kepler puede detectar, los astrónomos calcularon que hay, en promedio, un planeta por cada una de las aproximadamente 100 000 millones de estrellas en la galaxia. Pero su análisis solo considera planetas que están en órbitas cercanas a enanas M – no planetas exteriores de un sistema de enana M, o aquellos que orbitan otros tipos de estrella. Como resultado, dicen, su estimación es conservadora. De hecho, comenta Swift, una estimación más precisa que incluya datos de otros análisis podría llevar a una media de dos planetas por estrella. Los sistemas de enana M como Kepler-32 son bastante diferentes de nuestro propio sistema solar. Por una parte, las enanas M son más frías y mucho más pequeñas que el Sol. Kepler-32, por ejemplo, tiene la mitad de la masa del Sol y la mitad de su radio.
Los radios de los cinco planetas varían desde los 0,8 a los 2,7 radios terrestres, y esos planetas orbitan muy cerca de su estrella. Todo el sistema entra dentro de una décima parte de una unidad astronómica (la distancia promedio entre la Tierra y el Sol) – una distancia que es aproximadamente un tercio del radio de la órbita de Mercurio alrededor del Sol. El hecho de que los sistemas de enanas M superen ampliamente en número a otros tipos de sistemas, conlleva una profunda implicación, de acuerdo con Johnson, que es que nuestro sistema solar es extremadamente raro. “Es una rareza”, comenta. El hecho de que los planetas en los sistemas de enanas M estén tan cerca de las estrellas no implica necesariamente que sean mundos infernales y abrasados, no aptos para la vida, dicen los astrónomos.
Es más, debido a que las enanas M son tan pequeñas y frías, su zona templada – también conocida como “zona habitable”, la región donde podría haber agua líquida – también está más hacia el interior. Incluso aunque el más exterior de los cinco planetas de Kepler-32 está en la zona templada, muchos otros sistemas de enanas M tienen más planetas que se sitúan en dicha zona. En lo que respecta a cómo se formó Kepler-32, nadie lo sabe, pero el equipo dice que sus análisis imponen restricciones sobre los posibles mecanismos. Por ejemplo, los resultados sugieren que los planetas se formaron más lejos de la estrella de lo que están ahora, y luego migraron hacia dentro con el paso del tiempo. Como todos los planetas, los que están alrededor de Kepler-32 se formaron a partir de un disco protoplanetario – un disco de polvo y gas que se acumuló para formar planetas alrededor de la estrella. Los astrónomos estimaron que la masa del disco dentro de la región de los cinco planetas era de hasta tres veces la de Júpiter, pero otros estudios de discos protoplanetarios han demostrado que no se pueden compactar tres masas de Júpiter en un área minúscula tan cerca de la estrella, lo que sugiere al equipo de Caltech que los planetas alrededor de Kepler-32, inicialmente, se formaron más lejos. Otra línea de pruebas se relaciona con el hecho de que las enanas M brillan más y están más calientes cuando son jóvenes, cuando los planetas se estarían formando. Kepler-32 habría estado demasiado caliente para que siquiera existiera polvo – un ingrediente clave para la formación planetaria — tan cerca de la estrella. Anteriormente, otros astrónomos habían determinado que los planetas tercero y cuarto desde la estrella no son muy densos, lo que significa que, probablemente, estén hechos de compuestos volátiles como el dióxido de carbono, metano, u otros gases y hielos, dice el equipo de Caltech. Sin embargo, estos compuestos volátiles no podrían haber existido en zonas más calientes, cerca de la estrella. Por último, los astrónomos de Caltech descubrieron que tres de los planetas tienen órbitas que se relacionan entre sí de una forma muy específica. El periodo orbital de un planeta es el doble de otro, y el del tercer planeta es el triple que el del último. Los planetas no terminan en este tipo de ordenación inmediatamente tras su formación, señala Johnson. En lugar de esto, los planetas deben haber empezado con órbitas más alejadas de la estrella, antes de moverse hacia dentro con el paso del tiempo y establecerse en la configuración actual. “Observas en detalle la arquitectura de este sistema planetario tan especial, y te ves forzado a decir que estos planetas se formaron más lejos y migraron al interior”, explica Johnson. Las implicaciones de una gran cantidad de planetas en la galaxia son de gran alcance, dicen los investigadores. “Es algo realmente básico desde un punto de vista de sus orígenes”, dice Swift, que señala que debido a que la enana M brilla principalmente en luz infrarroja, las estrellas son invisibles a simple vista.
“Kepler nos ha permitido observar el cielo y saber que hay más planetas ahí fuera que estrellas podemos ver”.
