Camilla Danielski: “Necesitamos estudiar las atmósferas para saber si un planeta es potencialmente habitable”

El pasado 13 de octubre se hacía público el descubrimiento de un sistema planetario formado por una enana blanca y un planeta poco más masivo que Júpiter. Este hallazgo muestra que algunos planetas lo suficientemente alejados pueden sobrevivir al proceso mediante el cual una estrella similar al Sol se convierte en gigante roja, aumentando su tamaño y “devorando” a los planetas cuyas órbitas sean más cercanas hasta convertirse, finalmente, en una enana blanca. Camilla Danielski, doctora en Astrofísica e investigadora postdoctoral del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) en Granada, forma parte del equipo que detectó este interesante sistema planetario que recuerda y emula al futuro del Sistema Solar.

PREGUNTA: Un equipo internacional en el que trabaja ha descubierto en la Vía Láctea un planeta joviano que orbita alrededor de una enana blanca, que es un tipo de estrella muy peculiar:  es un remanente, lo que queda después de que una estrella agote todo su “combustible”. ¿Por qué es importante este hallazgo?

Respuesta: Hasta ahora es el único planeta que hemos detectado alrededor de una enana blanca. Se trata de un planeta tan solo un poco más masivo que Júpiter. Este tipo de planetas de tipo joviano son gaseosos porque su núcleo logra alcanzar una gran masa antes de la dispersión del disco protoplanetario, permitiendo que el planeta capture y retenga gas como hidrógeno y helio en su atmósfera masiva. Además, otro dato curioso es que el planeta no está cerca de su estrella; todo lo contrario, su órbita es lejana. Nunca habíamos observado esto.

P: ¿Por qué es relevante el hecho de que se encuentre en una órbita lejana?

R: Esa es la verdadera novedad. Sabemos, gracias a nuestros estudios sobre formación de sistemas estelares, que la probabilidad de que un planeta se forme después de que la estrella se convierta en una enana blanca es muy baja, casi imposible.

El planeta tuvo que formarse antes de que la estrella agotase su combustible hasta convertirse en una enana blanca. Es decir, este planeta habría sobrevivido a la evolución de su estrella. Esto nos permite ver cómo podría ser nuestro Sistema Solar en el futuro: cuando nuestra estrella se convierta en una gigante roja su núcleo se comprimirá; la atmósfera del Sol aumentará y se tragará a los planetas más cercanos. Aun así, algunos planetas, los más lejanos, podrían sobrevivir a este evento.

P: ¿Se podría saber si han existido otros planetas en este sistema?

R: Depende. Lo que ocurre cuando una estrella aislada se vuelve gigante roja es que su atmósfera se traga a los cuerpos cercanos. Lo que hemos visto (no en este estudio, sino en general) es que al hacer esto está obteniendo muchos sólidos y metales, lo que hará que la atmósfera de la estrella cambie. Esto se puede observar mediante espectroscopía, pero el problema es que todavía no lo hemos hecho en el caso de las enanas blancas frías; solo podemos ver este tipo de estrellas cuando son muy calientes, precisamente porque tienen mucha luminosidad, de ahí que hayamos visto tan poquísimos planetas alrededor de una estrella enana blanca. Necesitamos telescopios muy grandes para detectar algo tan increíblemente tenue.

P: ¿Puede ayudarnos el estudio de exoplanetas a conocer más sobre nuestro propio sistema estelar?

R: Este tipo de descubrimientos nos ayuda a ver el futuro de lo que tenemos ahora, pero no nos dice nada sobre la formación del Sistema Solar. Para entender la formación de este tenemos que ir a otro tipo de exoplanetas, más jóvenes, que podemos observar mediante imagen directa. Este planeta alrededor de una enana blanca que hemos detectado es el futuro: su estrella nos muestra cómo será el Sol.

Se trata de información muy valiosa porque, hasta ahora, la investigación se había concentrado solo sobre los planetas alrededor de estrellas de secuencia principal o alrededor de estrellas jóvenes con el fin de entender la formación de los sistemas estelares. Sin embargo, no sabemos mucho sobre lo que ocurre después.

P: Hasta ahora nos  hemos centrado en detectar y clasificar los tipos de exoplanetas que conocemos. Ahora iniciamos una nueva etapa: caracterizar la química de sus atmósferas. ¿Qué importancia tiene este estudio para valorar si un planeta es potencialmente habitable?

R: Para saber si un planeta es o no es habitable primero necesitamos saber si tiene una atmósfera. Que un planeta se encuentre dentro de la zona de habitabilidad no quiere decir que sea habitable; todo dependerá del tipo de formación que haya tenido el planeta y de la evolución que haya tenido su atmósfera dentro de todo ese proceso. Aun así, te diría que los estudios de atmósferas no son algo tan novedoso; lo que sí es novedoso es que seamos capaces de caracterizar atmósferas de pequeños planetas, ya que antes solo podíamos hacerlo con los planetas gigantes que, desde el punto de vista de la Tierra, no son habitables. Lo que ocurre es que todavía no hemos encontrado muchos planetas con masas similares a las de la Tierra.

P: ¿Seremos capaces de detectar y caracterizar exotierras con las nuevas misiones?

R: Es la idea que tenemos. Misiones como Plato (ESA) rellenarán el hueco de todo lo que no hemos podido ver hasta el momento porque nuestra tecnología no nos lo permitía. Las misiones como Tess o Kepler (ambas de NASA) nos han ayudado a ver cosas muy diferentes, pero todavía no hemos llegado al límite de sensibilidad de ser capaces de ver muchos exoplanetas con la masa de la Tierra. Lo que hemos hecho hasta ahora es observar un tránsito frente a una estrella grande repetidas veces, y ahí sí que podemos ver un planeta tan pequeño como el nuestro, pero no hemos detectado demasiado. Plato sin duda nos ayudará a encontrar estos planetas de una forma más sencilla y directa.

P: ¿Y cuál será el instrumento del futuro para poder ver las atmósferas de estos pequeños planetas?

R: Te diría que será Ariel (ESA). El James Webb (NASA, ESA y CSA) no es un telescopio dedicado exclusivamente al estudio de exoplanetas, mientras que Ariel se centra solo en la caracterización de atmósferas. Dependiendo del tipo de sistema que Plato encuentre o de aquellos que ya conozcamos, podremos ver si Ariel es capaz de estudiar la atmósfera de estos pequeños planetas.

P: ¿Qué dificultad presentan con respecto a las caracterizaciones de atmósferas que ya hemos hecho?

R: Bueno, en el caso de los planetas gaseosos es mucho más sencillo; su atmósfera es mayor, de modo que la cantidad de luz que atraviesa la atmósfera nos permite estudiar con más facilidad sus componentes. Sin embargo, en los planetas rocosos como la Tierra la atmósfera es mucho menor; nos costará más estudiar qué moléculas tienen abundancia en ese planeta. Cuanto menor es el planeta más difícil se vuelve detectar sus biomarcadores, pero esto no quiere decir que no se pueda hacer. Evidentemente necesitamos un estudio de las atmósferas para saber si estos planetas son potencialmente habitables.

P: ¿Cree que con Ariel y con James Webb lograremos caracterizar una atmósfera con biomarcadores similares a los de la Tierra?

R: Eso no podemos saberlo todavía. Podremos ver moléculas que existen en la Tierra y son muy comunes, como el agua o el metano. Quizás lo más complicado será ir a buscar biomarcadores más específicos como el ozono, un elemento que no es tan abundante en el universo. El verdadero problema está en que detectar elementos que no tienen tanta presencia como el agua es un trabajo que requiere mucho tiempo de observación. Esperamos poder saberlo en los próximos años, sin duda sería un descubrimiento impresionante.

Lucía Casas / Contenido realizado dentro del Programa de Ayudas CSIC – Fundación BBVA de Comunicación Científica, Convocatoria 2021