Nuestro Sistema Solar puede ser poco común

Sabemos que los sistemas planetarios son muy comunes a lo largo y ancho del universo. En las últimas décadas, hemos descubierto unos cuantos, y el ritmo al que los encontramos va a ir en aumento en los próximos años. A pesar de ello, ninguno se parece al nuestro. Lo cual nos lleva a un planteamiento inevitable… ¿y si nuestro sistema solar fuese poco común en el universo?

El principio de Copérnico

Concepto artístico de HD 32963 b, un exoplaneta descubierto recientemente. Crédito: Stefano Meschiari

Concepto artístico de HD 32963 b, un exoplaneta descubierto recientemente.
Crédito: Stefano Meschiari

De momento sólo conocemos un lugar en el que haya vida en el Universo. Este pequeño rincón perdido a 30.000 años-luz del centro de una galaxia a la que llamamos Vía Láctea. No hemos encontrado ningún otro similar en los últimos 20 años, en los que nos hemos dedicado a buscar mundos similares al nuestro. Planetas que puedan albergar vida: con poca masa, rocosos, y con una temperatura adecuada para permitir que haya agua líquida en su superficie (es decir, dentro de la zona habitable de su estrella).

Pero, aunque es importante encontrar planetas como el nuestro, ¿qué hay del resto de planetas en el Sistema Solar?. La idea de que la Tierra (y por extensión el Sistema Solar) no es único, ni especial, en el universo es conocido como el principio de Copérnico. Básicamente, nos viene a decir que la disposición de planetas de nuestro sistema debería ser común en el universo. La evidencia, por ahora, nos dice lo contrario. Basta con echar un vistazo a la imagen que acompaña el siguiente párrafo.

Diagrama de masa-período. Cada punto representa la masa y período orbital de un exoplaneta confirmado. Crédito: Stefano Meschiari.

Diagrama de masa-período. Cada punto representa la masa y período orbital de un exoplaneta confirmado.
Crédito: Stefano Meschiari.

Es un diagrama de masa y período. Nos permite ver, de una manera gráfica, los planetas de nuestro sistema solar en comparación con los que hemos encontrado en otros lugares. Mide los períodos orbitales de esos objetos, y sus masas, y los compara con las propiedades del Sistema Solar. Cada marca representa la masa y período de un exoplaneta confirmado. Si te fijas, verás que la Tierra, Júpiter, Saturno y Urano, están en partes vacías de la imagen. No hemos encontrado planetas con masas similares y órbitas tan lejanas.

La conclusión más inmediata sería que la mayor parte de sistemas planetarios no tienen mucho parecido con el Sistema Solar. A fin de cuentas, no tenemos planetas cercanos (que tengan una órbita alrededor del Sol de sólo unas decenas de días como máximo) ni supertierras (planetas con masas un par de veces mayores que la de la Tierra). Por otro lado, tiene varios planetas gaseosos con órbitas muy largas y casi circulares (como es el caso de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno).

Pero la historia es un poco más compleja: es más fácil detectar planetas masivos cercanos a sus estrellas que planetas con poca masa que orbiten a una distancia mucho mayor. Es decir, en realidad, sólo hay tres aspectos que no hemos encontrado en otros sistemas planetarios: la falta de planetas dentro de la órbita entre Mercurio y el Sol, la falta de supertierras, y Júpiter.

El papel de Júpiter

Júpiter visto por la sonda Cassini. Crédito: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute - National Aeronautics and Space Administration

Júpiter visto por la sonda Cassini.
Crédito: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute – National Aeronautics and Space Administration

Es importante comprender qué función ha desempeñado Júpiter en nuestro Sistema Solar. La circularidad de su órbita y su ubicación respecto al Sol pueden ser una característica poco común de este tipo de planetas masivos. Tanto si es así, como si no, esos detalles podrían afectar de manera muy significativa a nuestra comprensión de los exoplanetas y a la búsqueda que estamos realizando.

Hace algún tiempo hablé de la hipótesis del Grand Tack de Júpiter; por lo que sabemos sobre la formación del Sistema Solar, es en gran parte responsable de las primeras etapas del resto de planetas. Por su gravedad, afectó a la formación de Marte (al que le quitó parte de su posible masa) y a Saturno. Probablemente también desempeñó un papel fundamental, en el desarrollo de la vida en la Tierra, actuando como escudo frente a colisiones cósmicas que hubieran retrasado su aparición o la hubieran extinguido, y además lanzaba objetos ricos en agua hacia la superficie de nuestro mundo.

Jupiter, visto desde la sombra, con su sistema de anillos visible.

Jupiter, visto desde la sombra, con su sistema de anillos visible.

Parece que su gravedad también sirvió para limpiar el interior del sistema solar de restos sólidos. Esa podría ser una explicación a la falta de supertierras con atmósferas masivas en nuestro Sistema Solar, permitiendo que la región interior estuviese habitada por pequeños planetas rocosos con atmósferas mucho más finas. O dicho de otro modo, sin Júpiter, parece poco probable que la vida en la Tierra hubiese llegado a desarrollarse.

De ahí que necesitemos comprender si es un tipo de planeta común. Es crucial para averiguar si la presencia de planetas con un entorno similar al de la Tierra es abundante en la galaxia o, por el contrario, es algo que sólo sucede bajo unas circunstancias muy determinadas.

En busca de los hermanos de Júpiter

Esta imagen muestra la órbita de HD 32963 b en relación a la de Júpiter y la Tierra en torno al Sol. Crédito: Stefano Meschiari

Esta imagen muestra la órbita de HD 32963 b en relación a la de Júpiter y la Tierra en torno al Sol.
Crédito: Stefano Meschiari

A pesar de su tamaño, no es fácil encontrar planetas como Júpiter (con una masa y órbita similares). Normalmente, descubrimos exoplanetas por el método de velocidad radial. La influencia gravitacional del planeta provoca pequeños cambios en la longitud de onda del espectro de su estrella, en un patrón periódico. Detectar esos cambios es sencillo si se captura la luz de la estrella de forma constante y se analiza su espectro. Pero para poder encontrar un planeta con un periodo orbital largo es necesario monitorizar una estrella durante muchos años, o incluso décadas. Por ejemplo, una hipotética civilización que usase la misma técnica en nuestro Sistema Solar tardaría, como mínimo, 168 años en confirmar la existencia de Urano (tarda 84 años en completar una órbita, y haría falta como mínimo dos tránsitos para confirmar su presencia).

En un paper publicado recientemente, varios investigadores (entre ellos Stefano Meschiari, autor del artículo en inglés que he usado como referencia) han analizado los datos de más de 1.100 estrellas. Cada estrella fue observada con el telescopio del Observatorio Keck (en Hawai), y muchas de ellas habían sido monitorizadas durante una década, o más. En su estudio, calcularon la posibilidad de que no se hubiera detectado la presencia de un planeta como Júpiter (bien porque no hubiese suficientes datos, o bien porque no fuesen lo suficientemente buenos).

Para hacerlo, simularon millones de escenarios posibles para determinar cuántos planetas análogos a Júpiter podrían orbitar en torno a esas 1.100 estrellas. Durante ese análisis, y con la ayuda de un algoritmo automatizado que intentaba descubrir señales periódicas asociadas con la presencia de un posible planeta, se toparon con un análogo de Júpiter en torno a la estrella HD 32963 (el planeta se llama HD 32963 b). Es una estrella muy similar al Sol tanto por su edad como por sus propiedades.

Quizá no sea tan común

Concepto artístico de un planeta del tamaño de Júpiter y su estrella, algo más masiva que nuestro Sol. Crédito: ESO

Concepto artístico de un planeta del tamaño de Júpiter y su estrella, algo más masiva que nuestro Sol.
Crédito: ESO

La conclusión es que la frecuencia de planetas similares a Júpiter en el conjunto de estrellas analizadas es de un 3%, que está en línea con las expectativas que tenía el equipo anteriormente (basadas en conjuntos de estrellas más pequeños, que habían sido descubiertas con una técnica diferente). La rareza de planetas como Júpiter implica que los sistemas planetarios con configuraciones similares al nuestro deberían ser más bien poco frecuentes. Por ello, y teniendo en cuenta el papel del gigante gaseoso en todas las etapas de formación del Sistema Solar, parece razonable pensar que los planetas habitables similares a la Tierra, con una historia de formación similar, deberían ser más bien raros.

Del mismo modo, eso nos permite suponer que los planetas como Júpiter no se forman con tanta facilidad como el resto. Puede ser porque no haya suficiente material sólido disponible, o bien porque estos planetas gigantes migren con demasiada facilidad hacia órbitas más cercanas a sus estrellas (aunque esto último no parece ser demasiado frecuente).

Queda mucho por delante. Lo que parece evidente es que, en los próximos años, seguramente habrá más atención en buscar planetas como Júpiter, que nos puedan servir de antesala a dar con sistemas planetarios que tengan una configuración más parecida a la de nuestro Sistema Solar. Para un futuro aun más distante queda el descubrimiento de planetas como Urano y Neptuno. Tanto por la duración de sus órbitas, como por la dificultad para detectar cómo alteran el espectro de sus estrellas, ya que su efecto es miles de veces más pequeño que el de un planeta masivo como Júpiter.

Sea como fuere, poco a poco estamos más cerca de dar con un sistema planetario que tenga una disposición parecida a la de nuestro Sistema Solar. De hacerlo, se nos presentaría una oportunidad fascinante para intentar entender las diferencias y similitudes entre ambos…

Referencias: The Conversation

Alex Riveiro

Amante de la astronomía. Hablo de todo lo relacionado con el universo y sus conceptos de una manera amena y sencilla. Desde los púlsares hasta la historia de la astronomía en Al-Andalus.

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2 Respuestas

  1. Aborash dice:

    Viendo lo difícil que es encontrar una civilización ajena a la nuestra, yo casi me ocuparía más de buscar posibles nuevas “casas” donde vivir, ya que los humanos somos como una plaga y acabaremos por consumir la Tierra y necesitaremos de otro sitio del que alimenta… digooo… donde vivir.

    Cuando nos crucemos con alienígenas pues ya pensaremos en qué hacemos.

  1. 29 diciembre, 2015

    […] el nuestro todavía están por formarse, y no estamos tampoco demasiado seguros de hasta qué punto es común nuestro Sistema Solar (ni de si su composición es realmente importante para el desarrollo de la […]

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