Así se descubrió el primer planeta alrededor de una estrella distinta del Sol

Guillaume Hébrard, Institut d'Astrophysique de Paris

Nuestra estrella, el Sol, está acompañada por una procesión de planetas. Estamos en uno de ellos, la Tierra, y desde su superficie podemos observar en el cielo los demás planetas del sistema solar. El cielo nocturno también está lleno de miles de estrellas, cuyas posiciones fijas entre sí forman constelaciones.

A partir de nuestras observaciones del cielo, comprendimos que la Tierra y los demás planetas eran esferas frías que orbitaban alrededor del Sol, mucho más grande y caliente. También comprendimos que el Sol era una estrella similar a las demás; simplemente su mayor proximidad es lo que hace que nos parezca muy brillante en comparación con las otras estrellas que están considerablemente más lejos y, por tanto, parecen mucho menos luminosas.

Salgamos del sistema solar

Dado que el Sol es una estrella como las demás, surge naturalmente una pregunta: ¿las demás estrellas también tienen planetas en su órbita? Y si existen, ¿tienen estos exoplanetas o planetas extrasolares características similares a las de los planetas del sistema solar, o son muy diferentes? ¿Son estos posibles planetas extrasolares muy abundantes, o son raros, con solo unas pocas estrellas que los albergan? Y por último, si algunos exoplanetas son similares a la Tierra, ¿han experimentado la aparición y el desarrollo de formas de vida en sus superficies?

Como podemos ver, estas cuestiones son de gran alcance, desde el punto de vista científico, filosófico y social. Preguntarlas y tratar de responderlas es también una fuente de muchas emociones.

El problema de la unicidad de nuestro universo o de la pluralidad de mundos ha sido abordado regularmente, desde la Antigüedad y a lo largo de la historia. A partir de la revolución copernicana del heliocentrismo, en el siglo XVI, se entendió que los planetas del sistema solar eran estrellas similares a la Tierra y, por tanto, susceptibles de constituir nuevos mundos. Giordano Bruno llegó a afirmar la existencia de exoplanetas alrededor de otras estrellas, que además estaban habitados.

En el siglo XVII, sobre todo con Johannes Kepler e Isaac Newton, el conocimiento estaba maduro para un enfoque verdaderamente científico de la cuestión de los exoplanetas: si realmente existen, ahora sabemos más o menos cuál debe ser su movimiento alrededor de sus estrellas anfitrionas. De hecho, pocos astrónomos han dudado de su existencia desde entonces; puesto que el Sol está acompañado de un sistema planetario, parece razonable suponer que muchas, si no todas, las demás estrellas también lo están.

Los exoplanetas acabarían siendo detectados.

Observación de planetas alrededor de otras estrellas

Pero tal observación es ardua y desafiante, y estuvo fuera del alcance de los telescopios durante siglos. Como los posibles exoplanetas son más pequeños y mucho menos masivos que sus estrellas anfitrionas, sus efectos sobre estas son tenues. Y obtener una imagen directa de un exoplaneta junto a su estrella sería como fotografiar con éxito un ave marina volando alrededor de un faro a varios miles de kilómetros de distancia.

Con la mejora de los instrumentos astronómicos, no fue hasta finales del siglo XX cuando se emprendieron programas que tenían posibilidades de detectarlos, pero estos no tuvieron éxito durante mucho tiempo por la dificultad de la tarea.

El primer exoplaneta fue detectado a mediados de los años 90 por los astrónomos suizos Michel Mayor y Didier Queloz en el Observatorio de Alta Provenza (Francia).

Utilizando y perfeccionando el llamado método de la velocidad radial, obtuvieron este resultado midiendo con gran precisión el movimiento de una estrella e interpretando sus ligeras variaciones periódicas como causadas por la presencia de un planeta. Tras verificar sus análisis varias veces, presentaron con gran emoción el descubrimiento del planeta 51 Pegasi b en una conferencia en Florencia el 6 de octubre de 1995. Sus resultados se publicaron al mes siguiente en la revista Nature.

Este anuncio provocó una conmoción y una emoción compartida por toda la comunidad científica: si la existencia de planetas extrasolares era poco discutida, su descubrimiento la hizo realidad, dio por fin la respuesta a esta pregunta centenaria y abrió el camino a muchas otras detecciones. Los programas de observación y los estudios teóricos de los exoplanetas se multiplicarán. La exoplanetología se desarrollará considerablemente a partir de 1995, y cientos de astrónomos de todo el mundo le dedican ahora sus investigaciones.

El Premio Nobel de Física que recibieron Michel Mayor y Didier Queloz en 2019 por este descubrimiento subraya la revolución que supuso para la astrofísica y, más en general, para el conocimiento humano.

La ubicuidad y la gran diversidad de los sistemas planetarios

Desde entonces, se han detectado, caracterizado y estudiado miles de exoplanetas.

Al comparar sus propiedades con las predicciones de los modelos teóricos, comprendemos mejor cómo se forman y evolucionan los sistemas planetarios. Estas detecciones también muestran la ubicuidad de los planetas en nuestra galaxia –parece que la mayoría de las estrellas los albergan– y revelan una gran diversidad de planetas. De hecho, aunque algunos son similares a los del sistema solar, muchos otros tienen propiedades muy diferentes y a veces sorprendentes.

Un ejemplo son los Júpiter calientes, es decir, planetas tan grandes y masivos como nuestro Júpiter, pero situados tan cerca de su estrella que la rodean en sólo unos días. 51 Pegasi b pertenece a esta categoría. Calentadas por su estrella, las atmósferas de estos planetas tienen temperaturas superiores a los 1000 °C.

También hay supertierras o minineptunos, unas dos o tres veces más grandes que nuestro planeta. Según su estructura interna, pueden ser grandes planetas telúricos o pequeños planetas gaseosos. Aunque están totalmente ausentes alrededor del Sol, son muy abundantes alrededor de otras estrellas.

También podemos estudiar las atmósferas de ciertos exoplanetas, por ejemplo, midiendo su grosor o su temperatura, identificando especies químicas y detectando movimientos.

Además, mientras que algunos exoplanetas parecen estar solos en órbita alrededor de su estrella, muchos otros se encuentran en sistemas con varios planetas que giran alrededor del mismo astro, a veces en órbitas muy cercanas. Algunas órbitas son especialmente excéntricas o inclinadas, lo que no ocurre con los planetas del sistema solar. Estas diferentes configuraciones son probablemente la firma de varios tipos de evolución dinámica.

¿Hacia otras Tierras?

Por último, empiezan a detectarse exoplanetas con propiedades similares a la Tierra, como el tamaño, la masa o la distancia a su estrella. Se están desarrollando nuevos instrumentos para intentar detectar un mayor número de ellos y estudiarlos con mayor precisión mejorando las técnicas utilizadas actualmente. Se están empezando a diseñar métodos para detectar posible vida en estos objetos, incluido el estudio de sus atmósferas, y deberían ponerse en práctica en las próximas décadas.

Vivimos, pues, un periodo privilegiado, sin precedentes y especialmente apasionante. Después de siglos de espera, empezamos a tener pruebas muy concretas para comparar la Tierra y el sistema solar con otros sistemas planetarios, y saber por qué son únicos… o muy comunes.

Estas cuestiones están directamente relacionadas con el lugar que la Tierra y nosotros mismos ocupamos en el universo. Sus respuestas tienen grandes implicaciones desde el punto de vista científico, pero van mucho más allá.

Guillaume Hébrard, Directeur de recherche au CNRS, Institut d'Astrophysique de Paris

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.