Alfa Centauri Bb, ¿exoplaneta o fantasma?

Hace ‘poco’ (o mucho, según se mire), en octubre 2012 concretamente, se confirmó la existencia de un planeta extrasolar orbitando la estrella Alfa Centauri B, la segunda estrella más cercana a la Tierra. A este cuerpo se le llamó ‘Alfa Centauri Bb’ y durante semanas inundó las noticias de Astronomía de todos los medios alrededor del mundo.

El hallazgo se produjo tras el estudio durante unos años de hasta 450 señales obtenidas por el HARPS (Buscador de Planetas por Velocidad Radial de Alta Precisión) del Observatorio chileno de La Silla por parte de un equipo de científicos liderados por el portugués Xavier Dumusque. Tras eliminar el ruido de fondo y analizar todas las curvas de las ondas atisbadas, se concluyó que la señal resultante era propia de un exoplaneta, por lo que se realizaron numerosos cálculos previos al anuncio del mismo y se procedió a publicarlo en las revistas más prestigiosas referentes al ámbito científico, emitiéndose incluso un comunicado para anunciar la nueva. Ya desde el primer momento se trató de una gran proeza que batió récords en el campo de la exoplanetología.

Esta es la señal recibida por el HARPS. La curva roja

hace referencia a la RV (Velocidad Radial) cuyo valor se

aproxima a los 0.5 m/s.

El HARPS había logrado la mayor precisión alcanzada jamás por un instrumento terrestre especializado en la detección de exoplanetas, tras haber sido capaz de captar este cuerpo mediante la detección de una señal correspondiente a una anomalía en la velocidad de la estrella madre de tan sólo 1.8 kilómetros por hora, o 51 centímetros por segundo: la misma a la que gatea un bebé. Salvando la pequeña diferencia de que esta estrella está a 40 billones de kilómetros. Esta particularidad fue la que hizo que numerosos expertos en el descubrimiento de exoplanetas renegasen de la existencia de este cuerpo. Artie Hatzes, astrofísico de renombre, ya se mostró bastante escéptico desde el principio, afirmando que la señal era débil y de dudosa naturaleza, y que sólo la toma de más datos nos sacaría de dudas.

Tras todo el revuelo inicial, los cálculos del equipo de investigadores, liderado por el portugués Xavier Dumusque arrojaron que este planeta tenía un radio y una densidad similares a la Tierra (1,2 tierras aproximadamente) lo que lo convertía en un planeta físicamente similar al nuestro, pero el análisis del resto de datos del descubrimiento aplicados a la Tercera Ley de Kepler expuso que orbitaba a una distancia de tan sólo 0.04 UA (6 millones de kilómetros) de su estrella, 25 veces menor que la que separa a la Tierra del Sol o tan sólo 13 veces mayor que la que separa a la Tierra de la Luna. Partiendo de esta afirmación, se estableció su temperatura en 830 grados centígrados o, para ser más finos, 1130K.

Parámetros físicos de Alfa Centauri Bb.

Al poco tiempo y disponiendo de todos los datos, se calculó el IST o Índice de Similitud Terrestre, que mide el grado de similitud entre cualquier cuerpo y la Tierra basándose en aspectos como el radio de un planeta, su densidad, su velocidad de escape o, lo más importante en cuanto a ponderación, su temperatura superficial. Este cálculo fue ‘innecesario’ en el sentido de que un cuerpo de 830ºC evidentemente no podía albergar vida, ya que los extremófilos (organismos que conviven en los ambientes climáticos de la Tierra más extremos) con mayor aguante térmico apenas logran reproducirse a temperaturas de 100 grados, por lo que no tenía sentido pensar en la posibilidad de la misma. Aun así, el valor que arrojó este planeta fue un 0.28 (sobre 1), muy lejos del 0.8 necesario para que sea considerado como un lugar potencialmente habitable (y que pocos exoplanetas descubiertos han conseguido igualar o superar).

Este hallazgo supuso otro nuevo récord, también: el del planeta más cercano descubierto hasta la fecha. Aunque en 1963 (tres décadas antes de que se descubriese el primer exoplaneta) Van de Kamp afirmó haber medido oscilaciones en la Estrella de Barnard, situada a 5.9 años luz, lo que fue creído como un hallazgo sin precedentes y fuera de época fue refutado en 1973 al no ser más que el producto de las anomalías en las lentes del telescopio desde el que se observaba, y desde el que se observaban fluctuaciones similares en casi todas las estrellas, que obviamente no contenían planetas. Algo radicalmente distinto; lo que se suele llamar ‘un error de logística’, vaya.

Habrá que esperar un tiempo hasta encontrar

otro 'Warm Terran' (planeta terrestre templado).

El tercer récord fue un derivado, no sólo del ‘descubrimiento’ sino de la mera especulación. Tras aceptarse a Alfa Centauri Bb como animal de compañía, se realizó una serie de mediciones y simulaciones por ordenador del que sería el supuesto disco de acreción que formó el planeta (o los planetas) que hoy en día orbitarían el sistema. De todas estas lucubraciones salieron datos como que alrededor de este sistema orbitarían 21 planetas (recordemos que el sistema es triple: Alfa Centauri A, Alfa Centauri B y Proxima Centauri), de los cuales 11 lo harían en la zona habitable de la estrella y 5 serían habitables con IST (Índices de Similitud Terrestre) de 0.93, 0.91, 0.90, 0.87 y 0.86 respectivamente, que también batirían el récord (si será por récords…) a los planetas con el mayor IST calculado y situarían la vida en casa del vecino. De hecho, el equipo de descubridores afirmó que podría haber muchos más planetas orbitando las otras dos estrellas del ‘Sistema Centauri’.

Pero el récord que con más holgura batió fue el de reflexiones, hipótesis, suposiciones y extrapolaciones sacadas de la manga y de datos inexistentes. El rey de los ‘y si…’. Porque no es oro todo lo que reluce y, para las condiciones en que se descubrió y las condiciones que se podrían dar en el mismo, parecía más que un gran hallazgo una posible gran decepción, tanto que algunos medios americanos la tildaron de ‘La Historia del Siglo’.

Pero… ¿qué pudo ocurrir para que lo que parecía una gran noticia que nos abría muchas puertas se tornase en el (supuesto) simple hallazgo de un cuerpo fantasma?

Artie Hatzes, primer astrofísico en poner el grito en el cielo.

En mayo de 2013, tras un trabajo de meses, el astrofísico Artie Hatzes, a quien ya hemos situado previamente en la historia desde el principio, publicó una serie de datos como Xavier Dumusque y su equipo realizaron en revistas prestigiosas de Astronomía y Astrofísica, pero esta vez afirmando que la señal que permitió detectar a Alfa Centauri Bb era falsa, poniendo en duda todo este descubrimiento.

El trabajo de Hatzes (todo un veterano en el campo de la detección de exoplanetas) consistió en analizar a Alfa Centauri B y aislar sus señales. En su primer intento, eliminó el ruido de fondo y afirmó haber podido detectar la señal de Alfa Centauri Bb que también detectaron Dumusque y su equipo pero, tras un segundo intento en que eliminaron todas las posibles fluctuaciones y el ruido residual de la señal adquirida que quedarían, se percató de que la misma había desaparecido. Había señales allí, pero ninguna de carácter físico. Alfa Centauri B giraba sin perturbaciones aparentes; ningún planeta parecía estar orbitándola. En este punto comenzaron a aparecer los fantasmas de Barnard.

Tras la publicación de su trabajo Hatzes declaró que no afirmaba la inexistencia del planeta sino que la ponía en duda  porque su larga experiencia en la detección de exoplanetas y en el análisis de señales le hacía pensar que se trataba de un indicio falso sobre el que, dijo,  ‘ojalá se equivocase’, pero no parecía una prueba sólida de la existencia del planeta. Recordemos que Hatzes ya postuló la existencia de un exoplaneta que, al poco tiempo, resultó ser fruto de otra señal falsa, por lo que hablaba de algo que le tocó vivir en sus propias carnes.

Curva de velocidad radial correspondiente

al primer exoplaneta descubierto, 51 Pegasi b.

Como dato que explica el porqué de tanta controversia, el error medio en la medición de velocidades radiales del HARPS es de 1 m/s (con una precisión efectiva de 0.3 m/s) mayor o similar a la velocidad radial de Alfa Centauri B (0.5 m/s). Muchos os preguntaréis: ‘¿Eso es mucho?’ 

Os pondré un ejemplo que os sacará de dudas: Neptuno (último planeta del Sistema Solar y el menor de los gigantes gaseosos) produce, pese a esto, una variación en la velocidad del Sol de 1.5 m/s, tres veces superior a la de Alfa Centauri B, que se sitúa casi pegado a su estrella. Por otra parte, Júpiter produciría una variación de 12.4 metros por segundo en la velocidad del Sol, 25 veces mayor que la producida por Alfa Centauri Bb y 8 veces mayor que la causada por Neptuno. Imaginad la debilidad de la señal y la pequeñez del cuerpo descubierto, al límite de nuestra tecnología y hallaréis el porqué de la sospecha.

Pero… ¿Cuáles eran las posibilidades de que este hallazgo fuese en realidad una señal falsa?

Según el equipo de investigadores de la Universidad de Ginebra que llevó a cabo el descubrimiento, quienes analizaron las curvas en numerosas ocasiones y eliminaron cuidadosamente el ruido de las mismas, sólo 1 entre 1000, lo que vendría significando, para los más pragmáticos, que el planeta existiría al 99.9%, y ya sería Ley de Murphy que ese 0.1% de probabilidades se hubiese cebado con el equipo. Esta cifra, en un principio, debería de hacernos creer en su existencia a pies juntillas, pero los cálculos en el campo de los exoplanetas son muy vagos y susceptibles de variación. Ya hemos visto casos de planetas cuyo IST superaba el 0.85 y luego, tras nuevas tomas de datos se han caído de todas las listas al obtener índices inferiores a los de Marte.

A raíz de esto, hubo un intento por parte de astrónomos y astrofísicos de confirmar su existencia, en vano, que ahora veremos:

El observatorio de Cerro Tololo, en Chile.

El primer intento fue llevado a cabo por un grupo internacional de astrónomos en el Observatorio de Cerro Tololo (Chile) que, en 2013, buscó señales provenientes de la estrella, concretamente las recibidas por el equipo de Dumusque y, en un primer intento, por Hatzes, pero tras todo ese periodo de tiempo no lograron hallar muestra alguna, pese a que se estimó que –en el tiempo que duró la investigación- deberían de haber encontrado al menos señales marginales como lo hicieron ambos. Concluyeron, pues, que Alfa Centauri Bb no parecía existir, dando la razón en su tesis a Hatzes.

El observatorio de Mount John, en Nueva Zelanda.

Y, hasta 2014, un grupo de astrónomos neozelandeses liderados por el astrofísico Christoph Bergmann ha logrado, mediante el uso del espectrógrafo HERCULES, calcular la cantidad de contaminación de las señales recibidas por el simple cálculo de la intensidad de las líneas de hidrógeno alfa y D de sodio del espectro estelar, amén de modificar su software analítico para poder realizar dos plantillas estelares a partir de la señal obtenida, una para la estrella y otra para la contaminación implícita en la misma (o bien de carácter extrafísico o bien procedente de Proxima y de Alfa Centauri) para así lograr extraer esta indeseada con  el fin de calcular de manera apropiada la velocidad radial de la estrella (si la hubiese, ya que también podrían descartarse numerosos descubrimientos si esta –tras la eliminación del ruido- no es detectada).

Y dado que el caso más idóneo para emplear este novedoso método es el de Alfa Centauri, ya han comenzado a tomar datos de la estrella. De hecho, la toma comenzó en 2007, pero la aplicación de este novedoso procedimiento ha ampliado la observación que permitiría, en un principio, detectar a Alfa Centauri Bb y, de paso, planetas en la zona habitable del astro. El método ha sido testado en cuatro binarias espectroscópicas con un éxito rotundo, obteniendo el cálculo con total precisión de las velocidades radiales de ambos componentes. Esta es la gran esperanza para los astrónomos ya que, a día de hoy, ha tomado más de 26.000 datos de Alfa Centauri y 19.000 de Alfa Centauri B (esta última la que más nos importa). Con los datos tomados podrían encontrar, de haber señales, no sólo el extrasolar de la discordia aka ‘Alfa Centauri Bb’ sino tambien supertierras en la zona habitable del Sistema.

¿Cuál es el problema añadido? ¿Por qué nos será difícil hacerlo?

Y aquí es cuando llega la mala noticia. No, no es imposible que el planeta exista, todavía hay esperanzas de que se confirme, pero es negativa igualmente: la separación angular entre ambas componentes, Alfa Centauri A y Alfa Centauri B, está disminuyendo año tras año debido a su movimiento.

La distancia entre Alfa Centauri A y Alfa Centauri B 

disminuirá hasta situarse en los 4 segundos de arco

en diciembre de 2015.

A muchos os habrá dejado exactamente igual, pero el significado de esto es muy grande y es que, debido a la separación angular tan escasa, los datos que tome el HARPS y el resto de equipos que están a la caza de la señal (buen título para una película ese, ahora que Interestellar se ha puesto tan de moda) se verán afectados, por la perturbación entre ambas componentes y, sobre todo, por el escaso margen entre ambas que causará que la luz de Alfa Centauri A contamine -por su gran cercanía visual- la luz de Alfa Centauri B, por lo que variará el espectro que obtengamos de ella. Esta mínima aproximación aparente de 4 segundos de arco se dará en diciembre de 2015 por lo que, desde finales 2014 y hasta finales de 2016, el valor de los datos que se tomen será escaso y habrá que esperar hasta 2017 para volver a intentarlo. Si nada cambia, quedan años todavía para que averigüemos si hay alguien en casa del vecino.

¿Hay esperanzas de encontrarlo? ¿Habremos de esperar a la década de los 20’ para observar algo que está ‘aquí al lado’?

Así será el espectrógrafo ESPRESSO.

La única esperanza a largo plazo (ya que sólo el Mount John sigue apuntando hacia este trío estelar) es que el espectrógrafo ESPRESSO logre acabar con este debate gracias a su precisión en la medida de velocidades radiales de hasta 10 centímetros por segundo (la de los neozelandeses rondaría los 3 metros por segundo, así como dato). Este telescopio está en construcción y entrará en funcionamiento en 2016. En principio permitiría no sólo detectar planetas de esta naturaleza -algo posible pero complicado a día de hoy- sino suponer un gran salto tecnológico, ya que renovaría nuestro arsenal de detección y traería numerosos descubrimientos que con los instrumentos disponibles a día de hoy serían imposibles.

Así será el espectrógrafo G-CLEF.

El espectrógrafo G-CLEF del Harvard-Smithsonian, también sería una opción buenísima en combinación con el Telescopio Gigante Magallánico, que será construido en el Observatorio chileno de Las Campanas. Se prevee que tamaño alcance los 22 metros –ahí es nada- y no sólo detectaría velocidades radiales con una precisión de 10 centímetros por segundo –como el ESPRESSO- sino que aumentaría la precisión y la calidad de las detecciones para que los errores que hoy nos causan tanto dolor de cabeza fuesen sólo cosa del pasado.

A modo de ejemplo, para los que han venido aquí para leer un poco sobre la Tierra y exoplanetas similares a esta, 10 centímetros por segundo -la precisión que tendrán los instrumentos de aquí a 2016 ó 2017- equivalen a la velocidad radial que causaría un cuerpo como la Tierra en su estrella madre, por lo que nos permitirían detectar planetas como la Tierra orbitando alrededor de cualquier estrella, y facilitaría aun más las tareas de detección de supertierras y de exoplanetas terrestres templados, los santos griales de esta ciencia.

Último exoplaneta descubierto mediante fotografías: 

Gu Piscium b.

Los telescopios terrestres actuales, de ser cierta la proximidad de Alfa Centauri Bb a Alfa Centauri B –en caso de que se confirme su existencia-, por mucho que aíslen su luz, son incapaces de fotografiarla directamente por su separación angular de tan sólo milisegundos de arco (a día de hoy ya tenemos problemas para fotografiarlos a varios segundos de arco por el brillo de la estrella madre) por lo que las posibilidades se reducen sólo a grandes telescopios (en caso de máximas separaciones angulares o escasas diferencias magnitudinales) y espectrógrafos. Peeeeeeeero…

Así es cómo se vería la Tierra empleando una flota de

150 espejos de 3 metros de diámetro cada uno a una distancia

de 10 años luz (2 veces la que nos separa de Alfa Centauri).

Salió en su día una idea (puramente utópica todavía) de conectar espejos a modo de redes que ocupasen kilómetros de distancia o enviarlos directamente al espacio a modo de flotas en cantidades de tres cifras para así lograr fotografiar todos los exoplanetas descubiertos hasta la fecha e incluso descubrirlos mediante observaciones directas: apuntar a una estrella, aislar su luz y apreciar el sistema. Éstos, con cuerpos situados a distancias de hasta 10 años luz, nos permitirían observar sus detalles (ahí véis una simulación de cómo se vería la Tierra a dicha distancia con el instrumental anteriormente mentado) y nos permitirían analizar fotográficamente sus atmósferas, la apariencia de su disco o incluso mejorar nuestros cálculos. Suena irreal, y lo es. Los problemas que plantean estos métodos son el elevado coste de los telescopios, la dificultad y coste de sus lanzamientos, de su sincronización y de la constitución de esta red. Por otra parte también el avance de la tecnología para poder llevar a cabo todo este proceso, porque todavía hay muchísimos puntos de estas ideas que nuestra tecnología a día de hoy no puede cubrir.

Y, por si se diese el hallazgo, aquí os dejo un bonus:

¿Llegaremos al Sistema Alfa Centauri? ¿Cuánto tardaríamos en tocar el timbre del vecino?

Y aquí es cuando llega la cuestión de los viajes interestelares: ‘¿Es Alfa Centauri la estrella más cercana o la menos lejana (que no es lo mismo aunque lo parezca)?’ En efecto, 4 años luz no son nada comparados con los 13.200 millones de años luz que hemos llegado a observar del Universo, pero esta ‘nada’ se convierte en un ‘todo’ cuando hablamos de las naves de las que disponemos hoy en día. Al ritmo de las sondas Voyager o New Horizons, que no están diseñadas para este tipo de viajes (algo que juega su favor, pero mal de muchos, consuelo de tontos) tardaríamos más de 50.000 años (hasta 76.000 en el caso de la primera).

Recreación de una vela.

Se ha estudiado muchos métodos, desde propulsión por fusión y propulsión iónica hasta velas solares y velas láseres. La única convincente a medio-largo plazo (no mucho más allá de esto siglo a nivel tecnológico y logístico) es esta última, similar a las velas solares pero con la únia diferencia que aprovecharía la energía de varios láseres de una potencia extremadamente alta en la Tierra para avanzar a velocidades de hasta 30.000 kilómetros por segundo (una décima parte de la velocidad de la luz), que nos permitiría estar allí en un plazo de 40 a 50 años, 80 a 100 como máximo en función de su masa total. Incluso podría mejorarse la tecnología láser de la que disponemos para mandar naves más consistentes a mayores velocidades de lo esperado. 40-50 años para viajar a Alfa Centauri, la estrella más cercana y a su vez un objeto de curiosidad vital, no es un tiempo para nada elevado, ni siquiera para una generación de humanos, como sí que lo serían los siglos que tardarían las velas solares o los milenios que tardarían algunos sistemas de propulsión, y lo bueno es que disponemos prácticamente de toda la tecnología -o los conocimientos, que no es lo mismo- para llevarlo a cabo (salvo alguna que otra cosa que habría que mejorar ciertamente).

'¿Por qué sí las velas y no la propulsión, si esta última parece una gran idea para viajar rápidamente por el espacio?' Algunas naves, debido a sus sistemas de propulsión, así como curiosidad, deberían de disponer de una cantidad de combustible en kilos superior a la masa de la Tierra para poder llegar a Alfa Centauri, por lo que ya de paso nos arrastrarían con ellas (no hay mal que por bien no venga, oye).

¿Cuándo se hará? Ya estoy suponiendo demasiado cuando hablo de su posibilidad. Este proyecto requiriría de la mayor cantidad de fondos jamás destinada a un proyecto espacial –no sólo la hipotética sonda, sino también la construcción de numerosas estructuras en la Tierra-, del funcionamiento continuo de los láseres o que, por el camino, no nos choquemos con algún objeto, que precisamente no hay pocos allá fuera. Y sin mencionar que sobre el papel es exageradamente fácil plantear ideas, pero olvidamos que nuestra imaginación va mucho más rápida que nuestra innovación; podemos imaginar cosas que serían perfectas para realizar este viaje, pero en un futuro en el que fuesen viables y en el que se dispusiesen de los conceptos necesarios para ello. A día de hoy muchas de ellas son imposibles precisamente por no disponer de conocimientos suficientes en determinados campos ni una tecnología lo suficientemente avanzada como para construir lo que queremos, a pesar de que podamos describirlo o incluso dibujarlo.

Recreación del exoplaneta 51 Pegasi b.

En fin, tampoco debemos obcecarnos en la cuestión. El avance que hemos experimentado en la detección de exoplanetas y lo mucho que hemos ampliado estos últimos años nuestros conocimientos sobre ellos es ciclópeo, como lo es también su ritmo con el que se descubren, casi de manera exponencial. No tenemos que pensar en que todavía no sabemos nada sobre lo que nos rodea y que no hemos podido confirmar la existencia de muchos planetas -entre ellos, Alfa Centauri Bb-, sino en que todo este avance lo hemos conseguido en tan sólo 19 años, que fue cuando se descubrió el primer exoplaneta y dejó de pensarse que este concepto formaba parte de la ciencia ficción. 19 años que han dado lugar a 1800 exoplanetas descubiertos y 4200 todavía por confirmar. Y ya hay muchos y muy prometedores futuros proyectos que harán de las cifras de las que hoy en día tanto alardeamos un mero juego de niños.