¿Existe otra Tierra en algún lugar de nuestra galaxia? Con el reciente lanzamiento de la nave espacial Kepler, los astrónomos están cada vez más cerca de encontrar un planeta del tamaño de la Tierra en una órbita similar a la Tierra. Pero una vez que esa búsqueda tenga éxito, las siguientes preguntas que impulsarán la investigación serán: ¿Es habitable ese planeta? ¿Tiene una atmósfera similar a la Tierra? Responder esas preguntas no será fácil. Pero el telescopio preparado para la tarea es el James Webb Space Telescope (JWST), programado para un lanzamiento planeado en 2013. Dos investigadores examinaron recientemente la capacidad de JWST para caracterizar las atmósferas de planetas hipotéticos similares a la Tierra, y descubrieron que este es el telescopio eso podría detectar ciertos gases llamados biomarcadores, como el ozono y el metano, para mundos cercanos del tamaño de la Tierra. (Consulte nuestro artículo relacionado: Preguntas y respuestas con el Dr. John Mather sobre JWST).
Debido a su gran espejo y ubicación en el punto L2 en el espacio exterior, el telescopio espacial James Webb ofrecerá a los astrónomos la primera posibilidad real de encontrar las respuestas sobre la habitabilidad de los mundos cercanos a la Tierra, dice Lisa Kaltenegger del Centro Harvard-Smithsonian para Astrophysics y Wesley Traub del Jet Propulsion Laboratory. "Tendremos que ser realmente afortunados de descifrar la atmósfera de un planeta similar a la Tierra durante un evento de tránsito para que podamos decir que es similar a la Tierra", dijo Kaltenegger. "Tendremos que sumar muchos tránsitos para hacerlo, cientos de ellos, incluso para estrellas tan cercanas como a 20 años luz de distancia".
"Aunque sea difícil, será un esfuerzo increíblemente emocionante caracterizar la atmósfera de un planeta distante", agregó.
En un evento de tránsito, un planeta extrasolar distante cruza frente a su estrella como se ve desde la Tierra. A medida que el planeta transita, los gases en su atmósfera absorben una pequeña fracción de la luz de la estrella, dejando huellas digitales específicas para cada gas. Al dividir la luz de la estrella en un arco iris de colores o espectro, los astrónomos pueden buscar esas huellas digitales. Kaltenegger y Traub estudiaron si esas huellas dactilares serían detectables por JWST.
La técnica de tránsito es muy desafiante. Si la Tierra fuera del tamaño de una pelota de baloncesto, la atmósfera sería tan delgada como una hoja de papel, por lo que la señal resultante es increíblemente pequeña. Además, este método solo funciona cuando el planeta está frente a su estrella, y cada tránsito dura unas pocas horas como máximo.
Kaltenegger y Traub primero consideraron un mundo similar a la Tierra que orbita una estrella similar al Sol. Para obtener una señal detectable de un solo tránsito, la estrella y el planeta tendrían que estar extremadamente cerca de la Tierra. La única estrella similar al Sol que está lo suficientemente cerca es Alpha Centauri A. Todavía no se ha encontrado un mundo así, pero la tecnología solo ahora es capaz de detectar mundos del tamaño de la Tierra.
El estudio también consideró planetas que orbitan alrededor de estrellas enanas rojas. Tales estrellas, llamadas tipo M, son las más abundantes en la Vía Láctea, mucho más comunes que las amarillas, las estrellas tipo G como el Sol. También son más fríos y más tenues que el Sol, así como más pequeños, lo que facilita la búsqueda de un planeta similar a la Tierra que transita una estrella M.
Un mundo similar a la Tierra tendría que orbitar cerca de una enana roja para calentarse lo suficiente como para agua líquida. Como resultado, el planeta orbitaría más rápidamente y cada tránsito duraría de un par de horas a solo unos minutos. Pero sufriría más tránsitos en un período de tiempo determinado. Los astrónomos podrían mejorar sus posibilidades de detectar la atmósfera al agregar la señal de varios tránsitos, haciendo que las estrellas enanas rojas sean objetivos atractivos debido a sus tránsitos más frecuentes.
Un mundo similar a la Tierra que orbita una estrella como el Sol sufriría un tránsito de 10 horas una vez al año. Acumular 100 horas de observaciones de tránsito llevaría 10 años. Por el contrario, una Tierra que orbita alrededor de una estrella enana roja de tamaño medio sufriría un tránsito de una hora cada 10 días. Acumular 100 horas de observaciones de tránsito llevaría menos de tres años.
"Las estrellas enanas rojas cercanas ofrecen la mejor posibilidad de detectar biomarcadores en la atmósfera de la Tierra en tránsito", dijo Kaltenegger.
"En última instancia, las imágenes directas, que estudian los fotones de luz del planeta mismo, pueden ser un método más poderoso para caracterizar la atmósfera de mundos similares a la Tierra que la técnica de tránsito", dijo Traub.
Los estudios directos ya se han utilizado para crear mapas de temperatura cruda de planetas extrasolares gigantes extremadamente calientes. Con los instrumentos de próxima generación, los astrónomos pueden estudiar composiciones atmosféricas, no solo temperaturas. La caracterización de un "punto azul pálido" es el siguiente paso a partir de allí, ya sea sumando cientos de tránsitos de un planeta o bloqueando la luz de las estrellas y analizando la luz del planeta directamente.
En el mejor de los casos, Alpha Centauri A puede llegar a tener un planeta en tránsito similar a la Tierra que nadie ha visto todavía. Entonces, los astrónomos necesitarían solo un puñado de tránsitos para descifrar la atmósfera de ese planeta y posiblemente confirmar la existencia de la primera Tierra gemela.
Fuente: Centro de Astrofísica de Harvard
