El gran reto de la astronomía moderna

Alfa Centauri B y su planeta. Abajo a la izquierda, Alfa C; a la derecha nuestro Sol, a más de 4 años luz. Reuters

No es el planeta de ‘Avatar’, pero orbita en torno a Alfa Centauri y es el más próximo a la Tierra identificado hasta hoy. La búsqueda de planetas extrasolares, en la que Suiza es pionera, se ha convertido en uno de los mayores desafíos de la astronomía.

“La ciencia de los exoplanetas es el campo de la astronomía actual que más rápido crece”, señala en su web el Instituto de Astronomía de la Universidad de Cambridge.

La institución en la que Isaac Newton fue docente acaba de contratar a Didier Quéloz, uno de los suizos que hace 17 años descubrieron el primer planeta – 51 Pegasi b– que no pertenece a nuestro sistema solar.

En octubre de 1995, mientras trabajaba en su tesis doctoral en Astrofísica en la Universidad de Ginebra, Quéloz y su profesor, Michel Mayor, anunciaban el hallazgo quizás más importante desde la revolución copernicana. Desde entonces sabemos que en el cielo abundan no solo las estrellas, sino también los planetas.

Espíritu universal

“No es un simple boom. La ciencia de los exoplanetas está en plena expansión”, afirma Didiez Quéloz. “Nos damos cuenta de que esta disciplina va más allá de la astrofísica. Interesa a los geólogos, los físicos de la atmósfera, los biólogos. Estamos desarrollando un nuevo campo de investigación importante que seguirá creciendo”.

A sus 46 años, el científico deja Suiza para instalarse en Inglaterra, con el fin de “extender sus investigaciones a Europa, donde el estudio de los exoplanetas vive un momento de apogeo”. No obstante, Didier Quéloz conserva un puesto de docente del 25% en Ginebra para “crear un lazo orgánico entre un centro, que es líder mundial, y una universidad que desea desarrollar ese campo de la astronomía”.

“Es algo inherente al espíritu universal de la enseñanza académica”, prosigue Didier Quéloz. “En lugar de discurrir cada uno por su cuenta, queremos tender puentes para fomentar una dinámica estimulante, intercambios de estudiantes e ideas, programas comunes. La ciencia siempre ha traspasado las fronteras nacionales”.

Didier Quéloz, quien confía en reunir en Cambridge a un gran equipo de investigadores en exoplanetas, es uno de los signatarios del artículo que publicó el pasado 17 de octubre la revista Nature sobre el último descubrimiento de los astrónomos de la Universidad de Ginebra.

Entre ellos figuran Michel Mayor, Francesco Pepe, el padre de los espectrógrafos HARPS, y Willy Benz, de la Universidad de Berna, responsable del futuro telescopio espacial CHEOPS. El autor principal del artículo es Xavier Dumusque, un doctorando… como lo era Didier Quéloz en 1995. Parece que Ginebra tiene el relevo asegurado.

El planeta más cercano

En el artículo, el joven científico describe el exoplaneta más pequeño y cercano de todos los que se han descubierto a día de hoy. Un planeta que los astrónomos buscaban desde hacía tiempo en el sistema solar Alfa Centauri, formado por tres estrellas que están a 4,3 años luz de nuestro Sol (más de 40 billones de kilómetros) y donde los guionistas de la película Avatar (James Cameron, 2009) situaron Pandora, el hábitat de los Na’vi (raza de humanoides).

Alfa Centauri Bb es un planeta algo más macizo que la Tierra. Las esperanzas de encontrar en él árboles gigantes y grandes humanoides azules, como en la película en 3D, son nulas. El planeta gira en 3,2 días alrededor de su estrella y a una distancia de seis millones de kilómetros, diez veces inferior a la que separa a Mercurio del Sol. Con las elevadas temperaturas que se registran a esa distancia, el planeta debe estar cubierto de lava en ebullición.

En este sistema solar podría haber otros planetas que se asemejan a la Tierra. De hecho, se han formados sistemas enteros de planetas en torno a muchas estrellas. Pero cuanto más lejos están, más difícil es detectarlos.

HARPS y CHEOPS

Los instrumentos actualmente disponibles han alcanzado sus límites. Con HARPS, Suiza ha aportado a la comunidad científica la joya de los espectrógrafos. Instalado desde 2003 en el telescopio europeo de La Silla, en Chile, este aparato es capaz de vislumbrar una estrella que se aproxima o se aleja de nosotros más lentamente que un hombre a pie. Y la pasada primavera, se puso en servicio un gemelo de HARPS en las Islas Canarias (España) para escrutar el cielo del Hemisferio Norte.

Pero este método de espectrografía, llamado de las velocidades radiales, no nos indica a qué se asemeja el planeta identificado. Para ello se necesita observar su tránsito delante de la estrella (ver el filme de animación Miles de millones de mundos por descubrir). Esta será, precisamente, la misión de CHEOPS (CHaracterizing ExOPlanet Satellite), el primer telescopio espacial suizo.

El pasado 19 de octubre, la Agencia Espacial Europea eligió CHEOPS entre 26 proyectos presentados para su nuevo programa de “pequeñas” misiones que pondrá en marcha en breve  y cuyo coste es inferior a los 150 millones de euros. Previsto para 2017, CHEOPS escrutará 500 estrellas, en torno a las cuales ya se han identificado pequeños planetas, con el fin de caracterizarlas mejor.

¿Hay vida en el universo?

jamás llegarán a pisar y, probablemente, ni siquiera a ver? “Esa fascinación por la belleza del cielo nocturno, la idea de las estrellas, de otros mundos…”, responde Francesco Pepe.

¿Y la vida? El astrofísico confía bastante en que la haya. “Si pensamos que hay 100.000 millones de galaxias, cada una con 100.000 millones de estrellas, y que casi todas las estrellas tienen planetas, me cuesta creer que no haya en algún sitio un mundo similar al nuestro. Y aunque no fuera completamente análogo, no veo por qué no puede desarrollarse vida en otras condiciones. Solemos hablar como si las formas de vida que conocemos en la Tierra fueran las únicas posibles. Pero, afortunadamente, la naturaleza tiene más imaginación que nosotros”.

Tampoco Willy Benz tiene pruebas, pero está convencido de que esa vida existe. “Pero por el momento, mi opinión no vale más que la de cualquier otra persona”, reconoce. “Nadie ha conseguido aún reproducir la vida, ni siquiera en la Tierra en una probeta. Por tanto, la pregunta sigue abierta. ¿La vida surge cuando se dan las condiciones propicias o es algo que se produjo una vez en el universo? En este caso, sería interesante saber por qué…”

HARPS

HARPS (High Accuracy Radial velocity Planetary Search project) está considerado como el mejor espectrógrafo del mundo. En 2003, se instaló en un telescopio de 3,6 metros en el Observatorio Europeo Austral (ESO) de La Silla (Chile), bajo uno de los cielos más claros del Hemisferio Sur.

En la primavera de 2012, su gemelo HARPS-Norte se acopló a otro telescopio de 3,6 metros en La Palma (Islas Canarias) que pertenece al Instituto Nacional italiano de Astrofísica para el hemisferio norte.

HARPS es capaz de detectar variaciones de la velocidad de una estrella del orden de 1km/h. El movimiento del espectro de una estrella se mide en milmillonésimas de metro.

El aparato gira en un vacío de aire casi perfecto (0,01 milibar), mientras la temperatura se en milésimas de grado, puesto que el mínimo cambio de temperatura o de presión podría causar una distorsión 100 veces mayor de la que los científicos intentan medir.

HARPS en el Hemisferio Sur ha contribuido a convertir el grupo de astrónomos que fundó Michel Mayor en el Observatorio de Ginebra en el más puntero del mundo. Gracias a su labor se han descubierto casi la mitad de los 830 planetas extrasolares identificados hasta hoy.

Precisión suiza

“Si fuéramos una industria, podríamos pegar tranquilamente la etiqueta Made in Switzerland en HARPS, aunque es el resultado de una colaboración entre diferentes institutos –suizos, franceses, italianos, ingleses y estadounidenses”, explica Francesco Pepe, el padre de los dos espectrógrafos. “Pero somos los maestros de obra de un proyecto y es verdad que el savoir-faire, los pequeños detalles que distinguen a HARPS de otros instrumentos, son de fabricación helvética”.

(Traducción: Belén Couceiro)