Lunas habitables alrededor de estrellas frías cercanas: de la ciencia ficción a la realidad

CARMENES es un instrumento diseñado para encontrar planetas pequeños alrededor de estrellas enanas frías, aunque pueda también detectar grandes satélites, es decir lunas, de exoplanetas. Algunas de esas exolunas podrían albergar mares de agua líquida, entornos favorables para el desarrollo de la vida.

En el universo de Avatar, Pandora es la quinta luna de Polifemo, un planeta gigante ficticio alrededor de la estrella cercana Alfa Centauri A; en la saga Alien, Ellen Ripley se pelea contra xenomorfos en una colonia infestada en Acheron, una de las lunas de Calpamos, otro planeta imaginario de la estrella (real) zeta2 Reticuli; hace mucho tiempo, en una galaxia muy, muy lejana, la alianza Rebelde ganó al Imperio Galáctico en batallas espaciales alrededor de Yavin IV, primero, y finalmente de Endor, que eran también lunas habitables. Pero ¿existen realmente lunas extrasolares, o exolunas, habitables? ¿Y qué relación hay con Calar Alto?

Nuestra historia empieza en el 2010, cuando un equipo encabezado por el astrónomo Nader Haghighipour descubre desde Hawái un planeta de masa parecida a Saturno alrededor de la cercana estrella “fría” GJ 1148. Esta estrella, también conocida como Ross 1003 y situada a tan solo 36 años-luz, se clasifica como “fría” porque es 2400ºC menos caliente que nuestra estrella (la temperatura en superficie del Sol es de unos 6000ºC). Es una estrella enana, con aproximadamente el tercio del tamaño y de la masa del Sol y a penas el 1,5% de su luminosidad. GJ 1148 es una enana M, la clase de estrella más frecuente en nuestra Galaxia.

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El planeta que Nader Haghighipour y su equipo descubrieron, denominado GJ 1148 b, tenía un periodo orbital (un “año”) de unos 41 días y una masa mínima de unas 90 masas terrestres, muy similar a la de Saturno (95,2 masas terrestres). Sin embargo, los datos mostraban una amplia dispersión con una tendencia lineal. Siete años después, otro equipo, de Paul Butler y colaboradores, descubrió que la tendencia lineal era en realidad una variación periódica de 530 días, pero no discutieron su posible naturaleza.

En cuanto CARMENES, instrumento cazador de exoplanetas en Calar Alto, empezó a operar en el telescopio de 3,50 m, el equipo Hispano-Alemán que lo diseñó y lo construyó comenzó a investigar muchas de esas enanas M frías y cercanas, con o sin planetas conocidos. Por supuesto, GJ 1148 fue una de las primeras dianas que miraron… y la primera en dar una sorpresa!

GJ 1148 no sólo tenía un planeta, sino dos, ambos de la masa de Saturno. La presencia de dos planetas relativamente grandes alrededor de una estrella pequeña es rara, ya que solo se conoce otro sistema parecido (GJ 876, también llamado IL Aquarii, que tiene dos planetas de masa joviana). El descubrimiento del nuevo planeta, GJ 1148 c, y el refinamiento de los parámetros del planeta ya conocido, GJ 1148 b (y de los planetas conocidos en GJ 876 así como en otras cinco estrellas), fueron publicados en el 2018 por un equipo liderado por el astrónomo búlgaro Trifon Trifonov.

En este capítulo, Trifonov, investigador del instituto Max Planck para la astronomía en Heidelberg, Alemania, tiene el rol principal. Aunque otros han jugado también un destacado papel. A finales del 2019, un pequeño equipo liderado por el astrónomo español Héctor Martínez-Rodríguez investigó la habitabilidad de las lunas de todos los planetas conocidos alrededor de enanas M. Algunos exoplanetas están situados a distancia adecuada de su estrella como para tener agua en forma líquida en sus superficies; esto se llama la zona de habitabilidad.

GJ 1148 b se halla en la zona habitable, pero se espera que sea un planeta gigante gaseoso como Saturno. Aunque una luna de GJ 1148 b, protegida por el campo magnético del planeta, bien podría tener una superficie sólida con agua líquida. Lo que Martínez-Rodríguez y su equipo encontraron es que la mayoría de las exolunas en la zona de habitabilidad de estos sistemas son o bien eyectadas, o bien engullidas por sus planetas, y solamente las lunas orbitando grandes planetas, como GJ 1148 b (y GJ 876 b y c), pueden sobrevivir en duras circunstancias.

A principios del 2020, Trifonov y su equipo, reforzado con expert@s de Hong Kong, Israel y Países Bajos, analizaron nuevos datos obtenidos con CARMENES y los combinaron con todos los datos previamente tomados. Hicieron también un análisis dinámico exhaustivo de la estrella, de los dos planetas y de lunas hipotéticas alrededor de GJ 1148 b. El equipo encontró que los dos planetas, que tienen órbitas excéntricas (no circulares), intercambian periódicamente energía y momento angular, variando las separaciones mínima y máxima de su estrella. Por esta razón, GJ 1148 b sale de la zona de habitabilidad cada pocos miles de año.

Además, cualquier luna con un tamaño entre Titán (el mayor satélite de Saturno y 2º más grande del sistema solar) y Marte pronto decaerá de su órbita para ser engullida por su planeta. En palabras de Trifonov, “Es muy tentador asumir que GJ 1148 b, un planeta de la masa de Saturno en la zona de habitabilidad, pueda tener grandes exolunas que sean mundos potencialmente habitables”. Aunque concluye que “Desafortunadamente, cualquier exoluna suficientemente grande para mantener un océano o una atmósfera sería víctima de la dinámica única del sistema”. A pesar de eso, si no puede haber una gran luna habitable alrededor de GJ 1148 b, bien podría tener una miríada de lunas más pequeñas e incluso unos anillos como los de Saturno.

A despecho de los esfuerzos con CARMENES, solo se encuentran exolunas en las películas de ciencia-ficción… De momento.

Referencia: Trifonov, T., Lee, M.H., Kürster, M. et al, A&A 638, A16 (2020)


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