Un nuevo estudio plantea que los exoplanetas habitables en rotación síncrona (es decir, con el mismo hemisferio apuntando siempre hacia su estrella) podrían ser muy abundantes. De hecho, podrían ser más abundantes que los planetas como la Tierra…

La dificultad de buscar vida

Los exoplanetas habitables en rotación síncrona podrían ser abundantes
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Impresión artística de exoplanetas alrededor de una enana roja.
Crédito: NASA/JPL

La búsqueda de vida es una tarea extremadamente complicada. Por eso, cualquier cosa a la que le podamos echar el guante es tremendamente útil. El estudio de las enanas rojas de poca masa, ultrafrías y muy tenues, nos ha permitido encontrar multitud de planetas más allá del Sistema Solar. Entre ellos se incluye Próxima b, el más cercano, y el sistema de TRAPPIST-1 formado por siete planetas terrestres, a unos 40 años-luz de distancia.

La lista no se queda ahí, también tenemos posibles planetas en otras enanas rojas, como Gliese 581, la estrella Innes, Kepler 42, Gliese 832, Gliese 667, Gliese 3293 y muchas otras. Todos comparten ciertas particularidades. La mayoría son planetas terrestres (es decir, rocosos). Muchos, además, orbitan dentro de la zona habitable de su estrella. Sin embargo, no está tan claro si se encuentran en rotación síncrona.

Este último es uno de los grandes interrogantes de la búsqueda de vida. Los planetas que muestran constantemente el mismo hemisferio a su estrella plantean serias dificultades para su habitabilidad. Por eso, este nuevo estudio es especialmente interesante. En él, se explica que los planetas en rotación síncrona podrían ser mucho más comunes de lo que se pensaba hasta ahora. De ser así, tendría serias implicaciones para la búsqueda de vida.

Los exoplanetas habitables en rotación síncrona y la vida

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Un exoplaneta alrededor de una enana roja de tipo M.
Crédito: M. Weiss/CfA

El fenómeno de la rotación síncrona es muy familiar. Sucede cuando el período orbital de un objeto es el mismo que su rotación. De tal modo que el mismo lado está siempre apuntando hacia la estrella (o planeta) en torno a la que orbita. Es el caso de la Luna, que tarda 27,32 días en orbitar alrededor de la Tierra. También tarda 27,32 días en completar una vuelta sobre sí misma. De tal modo que el hemisferio que nunca vemos lo denominamos, popularmente, el lado oculto de la luna.

Creemos que nuestro satélite se formó tras el impacto de un objeto con un tamaño similar al de Marte. Es la teoría de Theia, que habría colisionado con la Tierra hace unos 4.500 millones de años. Además de crear los restos de los que se formó la Luna, creemos que ese impacto golpeó al planeta de tal manera que provocó que su período de rotación era de 12 horas. En el pasado, esa estimación de 12 horas se ha utilizado como un modelo para determinar el comportamiento de los exoplanetas.

Sin embargo, hasta ahora no se había hecho un examen sistemático. Así que el autor del estudio decidió comenzar por analizar una suposición que tiene ya mucho tiempo. Se piensa que sólo las estrellas más pequeñas, y tenues, podrían tener planteas en rotación síncrona (porque sería necesario estar muy cerca del astro para que sucediese). Consideró otras posibilidades, como una rotación  inicial más lenta o rápida, y también diferencias en el tamaño del planeta y la excentricidad (cuánto se parece a un círculo) de sus órbitas.

Un resultado intrigante

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El sistema de TRAPPIST-1 visto desde el planeta TRAPPIST-1f.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

De esta manera, llegó a la conclusión de que los estudios hechos hasta el momento eran más bien limitados, y solo permitían la posibilidad de que los planetas recién formados tuviesen un período de rotación rápido. Sin embargo, los modelos de formación planetaria sugieren que ese período inicial podría ser mucho más largo. No sólo podría tener una duración de unas horas, si no hasta de semanas.

Teniendo en cuenta esa consideración, es fácil ver que cabe la posibilidad de que muchos planetas estén en rotación síncrona. Por ejemplo, como se menciona en el estudio, si la Tierra se hubiese formado sin la luna, y con un período de rotación de 4 días, uno de los modelos predice que en el momento actual nuestro planeta ya estaría en rotación síncrona con el Sol. Sería, en ese caso, un mundo muy diferente al que conocemos.

A partir de ahí, descubrió que los planetas, potencialmente habitables, en torno a enanas rojas probablemente tengan una órbita muy circular solo 1.000 millones de años después de su formación. Además, en la mayoría de esos casos, la órbita estaría sincronizada con su rotación. Es decir, muchos de estos exoplanetas tendrían exactamente el mismo comportamiento que muestra la Luna. El hallazgo podría tener implicaciones importantes en el estudio de formación, evolución y habitabilidad de los planetas que encontremos.

El clima extremo de los planetas en rotación síncrona

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Concepto artístico de Próxima b.
Crédito: ESO/M. Kornmesser

Hasta hace no mucho tiempo, hemos sospechado que un planeta en rotación síncrona podría tener un clima extremo. Es decir, sería incompatible con la vida. En el Sistema Solar tenemos el caso de Mercurio. No está en rotación síncrona, si no que tiene una resonancia rotación-órbita de 3:2. Es decir, rota sobre sí mismo 3 veces por cada 2 órbitas que completa alrededor del Sol. De tal modo que un día dura 176 días terrestres, y su temperatura va de los -173ºC a los 427ºC entre el lado iluminado y el oscuro.

En un planeta en rotación síncrona, que orbite cerca de su estrella, la situación sería aún peor. Un hemisferio estaría constantemente iluminado, con una temperatura infernal, mientras el otro estaría en oscuridad total, con una temperatura bajísima. Sin embargo, se ha especulado que, con la ayuda de una atmósfera, podrían existir mecanismos que redistribuyesen ese calor y ese frío hacia el otro hemisferio. Algo así como un aire acondicionado planetario.

En cuyo caso, podríamos tener un exoplaneta en rotación síncrona y, aun así, con condiciones apropiadas para permitir el desarrollo de la vida. Sea como fuere, este estudio es uno más que viene a permitirnos poner más límites respecto a qué podemos esperar encontrar en los exoplanetas descubiertos. Es algo importante porque, aunque no lo parezca, el estudio y descubrimiento de exoplanetas es una rama que todavía está comenzando a andar.

Harán falta mejores herramientas

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Recreación de un atardecer en el exoplaneta Gliese 667Cc.
Crédito: ESO/L. Calçada

De momento, los astrónomos sólo pueden hacer estimaciones a través de métodos indirectos. Por ejemplo, pueden estimar el tamaño de un planeta, su composición, y si tiene una atmósfera, o no, basándose en el tránsito. Es decir, en el paso del planeta por delante de su estrella (visto desde la perspectiva de la Tierra). También se pueden deducir algunos parámetros por el efecto que tiene el planeta en su estrella.

En los próximos años, contaremos con la ayuda del telescopio espacial James Webb, y TESS (por sus siglas en inglés), un satélite que analizará exoplanetas en tránsito. Ambos deberían ayudarnos a mejorar significativamente nuestras observaciones. Podremos descubrir muchos más exoplanetas y, además, refinar nuestros conocimientos sobre los que ya hemos confirmado que existen. Si el estudio es correcto, la mayoría estarán en rotación síncrona. Por suerte, nos queda la esperanza de que, aun así, eso no quiere decir que necesariamente sean planetas inhabitables…

El estudio es Rory Barnes; «Tidal Locking of Habitable Exoplanets». Aceptado para su publicación en la revista Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy. Puede ser consultado en este enlace en arXiv.

Referencias: Universe Today, arXiv