Descubierto un planeta similar a la Tierra en la zona habitable de Próxima Centauri

Impresión artística de Próxima b orbitando la estrella Próxima Centauri. Las estrellas Alpha Centauri A y B pertenecientes al mismo sistema se muestran lejanas a la derecha de Próxima. Cortesía: ESO/M. Kornmesser

Un grupo de científicos, entre los que he tenido el gran honor de formar parte, hemos detectado con éxito la presencia de un exoplaneta en la estrella mas cercana a la Tierra, nuestra vecina Próxima Centauri, una enana roja situada a 4,23 años luz. Próxima b, como ha sido designado, es un mundo rocoso poco mayor que nuestro planeta con 1,27 masas terrestres orbitando su estrella progenitora cada 11,2 días a una distancia media aproximada de 0,05 U.A. Situado en la zona habitable o templada de su sistema estelar, de poseer agua en su superficie ésta podría encontrarse en estado líquido. Su hallazgo tan cerca de nosotros lo convierte en el candidato ideal para la exploración de vida fuera de nuestro propio Sistema Solar y objetivo de futuros viajes interestelares.

El descubrimiento ha sido realizado gracias al esfuerzo coordinado de un equipo internacional¹ formado por 31 científicos de 8 países diferentes, utilizando para ello datos de los espectrógrafos HARPS en el telescopio de 3,6 m y UVES en la unidad Kueyen de 8,2 metros del telescopio VLT, ambos pertenecientes al Observatorio Europeo Austral (ESO) ubicado en Chile, en combinación con datos fotométricos procedentes del telescopio de 1 m de Las Cumbres Observatory Global Telescope (LCOGT), así como del Astrógrafo del Hemisferio Sur II (ASH2) de 0,40 m situado en el desierto de Atacama (Chile) y gestionado por el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA) y AstroImagen. El artículo titulado “A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri” que describe en detalle el hallazgo ha sido publicado en la revista científica Nature el 25 de agosto de 2016.

El método empleado para su detección se ha basado en la medida de la velocidad radial mostrada por la estrella Próxima Centauri. Esta técnica aprovecha el movimiento que estrella y planeta realizan sobre un centro de gravedad común en un baile en el que mientras el planeta gira alrededor de la estrella, ésta parece oscilar acercándose y alejándose de nosotros en un esfuerzo por compensar el tirón gravitacional originado por la masa del planeta que la orbita. Estos pequeños movimientos periódicos desplazan el espectro normal de la luz procedente de la estrella ligeramente hacia el azul cuando la misma se está moviendo hacia nosotros, o ligeramente al rojo cuando se aleja. Este fenómeno se conoce como efecto Doppler.

 

Cortesía: ESO/L. Calçada

A partir de las mediciones de esta oscilación podemos obtener información muy valiosa sobre el planeta y su estrella, cuanto mayor sea la masa del planeta y/o menor la de su estrella, mayor será la velocidad radial de la estrella. Así, mientras en el caso de nuestro Sol, unas diez veces mas masivo que Próxima Centauri, la Tierra genera en el mismo oscilaciones con una velocidad del orden de 10 cm/s, Próxima b mueve a su estrella enana a unos 150 cm/s, 15 veces más rápido. A partir de este patrón que se repite cíclicamente podemos inferir la existencia de un planeta, dónde se encuentra respecto de su estrella y la masa mínima que debe tener el mismo para originar tales perturbaciones.

 

Cortesía: ESO/Pale Red Dot

El trabajo de investigación empleó mediciones Doppler de Próxima Centauri de los últimos 16 años. Los datos mostraron indicios de su existencia aunque no fueron lo suficientemente concluyentes, motivo por el cual se planificó cuidadosamente una nueva campaña de monitorización durante el primer semestre de 2016 denominada Pale Red Dot (PRD), Punto Rojo Pálido², lo que permitió depurar y afinar la técnica de detección Doppler del espectrógrafo HARPS con observaciones fotométricas simultaneas en el tiempo mediante los equipos LCOGT y ASH2, identificando y sustrayendo señales Doppler espurias debidas a la propia variabilidad de la actividad de la estrella como fulguraciones y explosiones estelares, actividad que podría confundirse fácilmente con falsas señales de perturbaciones planetarias. Los nuevos datos de Pale Red Dot combinados con las observaciones previas a 2016 mostraron una señal clara y emocionante, la estrella oscilaba acercándose y alejándose de nosotros cíclicamente cada 11,2 días a una velocidad media de 5 km/h, señal inequívoca de la presencia de un planeta de masa similar a la terrestre.

 

Próxima Centauri o α Centauri C forma parte en realidad de un sistema estelar triple en dirección a la constelación del Centauro, pero mientras α Centauri A y B, similares en masa y tamaño a nuestro propio Sol, se sitúan a 4,37 años luz de nosotros orbitando entre sí a una distancia media de 23,4 U.A. en ciclos de 80 años, α Centauri C, la estrella mas alejada y diminuta del sistema, gira entorno a sus dos masivas compañeras en ciclos mal conocidos de varios cientos de miles de años a la enorme distancia de 13.000 U.A., encontrándose actualmente en dirección a nuestro Sistema Solar, lo que la convierte a su vez en la estrella conocida mas cercana al Sol, 4,23 años luz.

Catalogada como una enana roja y fría, su masa representa aproximadamente el 12% de la de nuestro Sol, el 14% de su diámetro, el 0,15% de su luminosidad y el 47% de su temperatura superficial. Próxima b por su parte presenta una masa 1,27 veces la terrestre, dista de su estrella una media de 0,0485 U.A. (el 5% de la distancia Tierra-Sol) y completa su órbita en 11,2 días frente a los 365 que precisa nuestro planeta.

Tamaños comparativos del Sol con α Centauri A, B,

Próxima y otras estrellas conocidas. Cortesía: ESO

El Sistema Solar y el Sistema de Próxima Centauri a la misma escala. Cortesía: ESO/M. Kornmesser/G. Coleman

La comparación entre ambos sistemas muestra enormes diferencias. Próxima se asemejaría mas en escala y dimensiones a un diminuto sistema como el de Júpiter y sus lunas galileanas que al de nuestro Sol y sin embargo, Próxima b y el planeta Tierra mantienen en común un factor primordial, la radiación que reciben de sus respectivas estrellas sitúa a ambos mundos en la zona templada, habitable o de confort de sus respectivos sistemas, donde no hace demasiado frío ni demasiado calor, donde de existir agua ésta podría presentarse líquida y donde la presencia de una atmósfera y moléculas apropiadas (O2, CO2, CH4) tendría las condiciones óptimas para que la vida pudiera surgir.

 

Impresión artística del sistema triple Alpha Centauri visto desde la superficie de Próxima b. La estrella enana roja Próxima ilumina el planeta. Cortesía: ESO/M. Kornmesser

Por el momento desconocemos realmente si Próxima b posee atmósfera o si puede haber agua en su superficie, pero el brillo de su estrella combinado con el tamaño de su órbita nos permiten calcular la temperatura aproximada en la superficie del planeta. Así, en ausencia de atmósfera rondaría -40ºC (-20ºC en una Tierra sin atmósfera), pero ya sabemos que el agua y los gases de efecto invernadero mantienen la Tierra mucho mas caliente y lo mismo podría suceder allí. Por supuesto, tampoco sabemos si realmente existe o ha existido vida en el planeta y en tal sentido, la idoneidad de este tipo de planetas para sustentar la vida tal como la conocemos en la Tierra es objeto de un intenso debate en la comunidad científica. Las principales objeciones en contra de la presencia de vida están relacionados con la cercanía de la estrella. Por ejemplo, las fuerzas gravitatorias podrían sincronizar la rotación del planeta con el periodo orbital de tal modo que el planeta mostrase siempre el mismo lado a la estrella en una situación de luz de día perpetua, mientras que en el lado opuesto reinaría una noche eterna. La atmósfera del planeta podría también estar evaporándose lentamente o bien poseer una química más compleja que la de la Tierra debido a la fuerte radiación ultravioleta y de rayos X que manifiestan las estrellas enanas rojas, mucho mas intensa que la que recibe la Tierra del Sol, especialmente durante los primeros mil millones de años de vida de la estrella. Sin embargo, no es menos cierto que de los cientos de planetas descubiertos que orbitan alrededor estrellas lejanas, muchos de ellos masivos y demasiado cercanos a sus estrellas como para sustentar vida tal como la conocemos, Próxima b es con diferencia el exoplaneta de tamaño terrestre mas próximo a nosotros orbitando en la zona templada de su estrella progenitora. Necesitaremos pues estudiar este sistema mucho mas a fondo en las próximas décadas con nuevas tecnologías y mejores instrumentos para poder obtener valiosas respuestas.

 

Un vuelo por el sistema de Próxima Centauri. Cortesía:PHL @ UPR Arecibo, ESO. Music by Lyford Rome

 

Un vuelo por la zona de habitabilidad (en verde). Cortesía:PHL @ UPR Arecibo, ESO. Music by Lyford Rome

 

Simulación numérica de posibles temperaturas de la superficie de Proxima b realizada con el modelo climático global planetario del Laboratorio de Météorología Dinámica. En este modelo se formula la hipótesis de que el planeta posee una atmósfera similar a la Tierra, que está cubierto por un océano (la línea discontinua es la frontera entre el líquido y la superficie oceánica helada) y que la rotación del planeta esta sincronizada con el período orbital mostrando siempre la misma cara a su estrella (como la Luna alrededor de la Tierra). Cortesía: M. Turbet/I. Ribas/ESO

 

Simulación numérica de posibles temperaturas de la superficie de Proxima b realizada con el modelo climático global planetario del Laboratorio de Météorología Dinámica. En este modelo se formula la hipótesis de que el planeta posee una atmósfera similar a la Tierra, que está cubierto por un océano (la línea discontinua es la frontera entre el líquido y la superficie oceánica helada) y que la rotación del planeta esta en resonancia 3:2 respecto de su órbita, exponiendo toda su superficie a la radiación de la estrella como sucede en la Tierra. Cortesía: ESO

 

¹ Guillem Anglada-Escudé (Universidad Queen Mary de Londres, Londres, Reino Unido), Pedro J. Amado (Instituto de Astrofísica de Andalucía – CSIC, Granada, España), John Barnes (Open University, Milton Keynes, Reino Unido) , Zaira M. Berdiñas (Instituto de Astrofísica de Andalucía – CSIC, Granada, España), R. Paul Butler (Carnegie Institution de Washington, Departamento de Magnetismo Terrestre, Washington, EE.UU.), Gavin AL Coleman (Universidad Queen Mary de Londres, Londres , Reino Unido), Ignacio de la Cueva (Astroimagen, Ibiza, España), Stefan Dreizler (Institut für Astrophysik, Georg-August-Universität Göttingen, Göttingen, Alemania), Michael Endl (La Universidad de Texas en Austin y el Observatorio McDonald, Austin, Texas, EE.UU.), Benjamin Giesers (Institut für Astrophysik, Georg-August-Universität Göttingen, Göttingen, Alemania), Sandra V. Jeffers (Institut für Astrophysik, Georg-August-Universität Göttingen, Göttingen, Alemania), James S. Jenkins ( Universidad de Chile, Santiago, Chile), Hugh RA Jones (Universidad de Hertfordshire, Hatfield, Reino Unido), Marcin Kiraga (Observatorio de la Universidad de Varsovia, Varsovia, Polonia), Martin Kürster (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Alemania), María J. López-González (Instituto de Astrofísica de Andalucía – CSIC, Granada, España), Christopher J. Marvin (Institut für Astrophysik, Georg-August-Universität Göttingen, Göttingen, Alemania), Nicolás Morales (Instituto de Astrofísica de Andalucía – CSIC, Granada, España), Julien Morin (Laboratoire Univers et Particules de Montpellier, Universidad de Montpellier y CNRS, Montpellier, Francia), Richard P. Nelson (Universidad Queen Mary de Londres, Londres, Reino Unido), José L. Ortiz (Instituto de Astrofísica de Andalucía – CSIC, Granada, España), Ofir Aviv (Instituto de Ciencia Weizmann, Rehovot, Israel), Sijme-Jan Paardekooper (Universidad Queen Mary de Londres, Londres, Reino Unido), Ansgar Reiners (Institut für Astrophysik, Georg- August-Universität Göttingen, Göttingen, Alemania), Eloy Rodríguez (Instituto de Astrofísica de Andalucía – CSIC, Granada, España), Cristina Rodríguez-López (Instituto de Astrofísica de Andalucía – CSIC, Granada, España), Luis F. Sarmiento (Institut für Astrophysik, Georg-August-Universität Göttingen, Göttingen, Alemania), John P. Strachan (Universidad Queen Mary de Londres, Londres, Reino Unido), Yiannis Tsapras (Astronomisches Rechen-Institut, Heidelberg, Alemania), Mikko Tuomi (Universidad de Hertfordshire , Hatfield, Reino Unido) y Mathias Zechmeister (Institut für Astrophysik, Georg-August-Universität Göttingen, Göttingen, Alemania).

 

² El nombre de “punto rojo pálido” procede de la famosa referencia de Carl Sagan a la Tierra como un “punto azul pálido”. Como Próxima Centauri es una estrella enana roja, ésta bañará su planeta con un resplandor de color rojo, como un “punto rojo pálido”.