Dentro de unos cinco mil millones de años, el Sol agotará su combustible y comenzará a hundirse bajo su propio peso, proceso que calentará y dilatará las capas externas, que engullirán las órbitas de Mercurio, Venus, y puede que de la Tierra. A esta etapa, la de gigante roja, le seguirá otra en la que la envoltura se expandirá libre formando una nebulosa planetaria, y en cuyo centro aún brillará el núcleo desnudo de lo que fue el Sol, una estrella enana blanca. Aunque algunos estudios afirmaban que los planetas podrían sobrevivir a la muerte del Sol, en concreto los similares a Júpiter, las evidencias observacionales eran aún escasas. Ahora, un grupo científico presenta el hallazgo de un sistema formado por una enana blanca y un planeta de tipo joviano, que permite vislumbrar el posible fututo de nuestro Sistema Solar. 

Las imágenes de alta resolución obtenidas desde el Observatorio Keck revelan que la enana blanca recién descubierta tiene un 60% de la masa del Sol, y que su exoplaneta superviviente es un mundo gaseoso gigante con una masa un 40% mayor que la de Júpiter. El planeta gira en torno a la estrella en una órbita amplia, a una distancia mínima de unas tres veces la que existe entre la Tierra y el Sol. 

“Este hallazgo confirma que los planetas que orbitan a una distancia suficientemente grande pueden seguir existiendo después de la muerte de su estrella –señala Joshua Blackman, investigador de la Universidad de Tasmania (Australia) que encabeza el estudio– Dado que este sistema es un análogo a nuestro propio Sistema Solar, sugiere que Júpiter y Saturno podrían sobrevivir a la fase de gigante roja del Sol”.

Una estrella no ordinaria

El equipo descubrió el planeta mediante una técnica denominada microlente gravitatoria, que se produce cuando una estrella cercana a la Tierra se alinea momentáneamente con otra lejana. Esto crea un fenómeno en el que la gravedad de la estrella en primer plano actúa como lente y amplía la luz de la estrella de fondo. Si un planeta gira alrededor de la estrella cercana, deformará temporalmente la luz magnificada al pasar.  

Cuando el equipo científico estudió la estrella anfitriona del planeta halló que su luz no era lo suficientemente brillante para una estrella ordinaria de la secuencia principal (o una estrella adulta). Los datos también descartaron la posibilidad de que se tratara de una enana marrón (un objeto intermedio entre las estrellas y los planetas gigantes) o de un objeto compacto como un agujero negro. La única opción viable era una estrella enana blanca. 

“Dado que el 97% de las estrellas de nuestra Galaxia se convertirán en enanas blancas, este descubrimiento y los que le sigan nos permitirán vislumbrar el futuro de los exoplanetas”, indica Camilla Danielski, investigadora del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que participa en el hallazgo. El equipo de investigación tiene previsto incluir sus hallazgos en un estudio estadístico para averiguar cuántas otras enanas blancas cuentan con supervivientes planetarios intactos.

En 1995 se halló el primer planeta en una estrella parecida al Sol. Desde entonces, la búsqueda de planetas más allá del Sistema Solar ha sido intensa, y ya se cuentan más de dos mil planetas extrasolares, algunos de ellos formando sistemas planetarios. Sin embargo, la mayoría son gigantes gaseosos similares a Júpiter que giran en órbitas extremadamente cercanas a su estrella y, por tanto, hostiles para la vida.

De modo que el desafío consiste en hallar planetas de tipo rocoso -o similares a la Tierra- que, además, se encuentren en lo que se conoce como zona de habitabilidad, la región en torno a una estrella donde un planeta puede albergar agua líquida. Estos son, precisamente, los que buscará CARMENES.

Sin embargo, esos planetas, o exotierras, son esquivos. Uno de los métodos para detectar planetas extrasolares consiste en medir las pequeñas oscilaciones que los planetas producen en sus estrellas al girar a su alrededor. Unas oscilaciones tanto más pequeñas cuando menor es el planeta: por ejemplo, en el caso de nuestro Sistema Solar, Júpiter produce en el Sol una variación de velocidad de diez metros por segundo, mientras que la variación que produce la Tierra se reduce a diez centímetros por segundo. Y, aunque la tecnología para la detección de variaciones estelares ha avanzado mucho en las últimas décadas, esas variaciones resultan imposibles de detectar a día de hoy.

¿Un camino cerrado? No. CARMENES buscará planetas en torno a enanas rojas (o enanas M), estrellas más pequeñas que el Sol que ofrecen las condiciones para la existencia de agua líquida en órbitas cercanas y en las que sí podemos detectar las oscilaciones producidas por planetas similares al nuestro.

Un ojo que funciona en frío

Sin embargo, esta nueva vía supuso una dificultad añadida: las enanas rojas son mucho más frías y rojizas que el Sol, una característica que exigía, tecnológicamente, un “más difícil todavía”. El instrumento CARMENES debía observar tanto en el visible, el tipo de luz que pueden ver nuestros ojos, como en el infrarrojo, un tipo de luz que solo puede detectarse con instrumentos que trabajen a muy bajas temperaturas. La temperatura de operación del detector infrarrojo, desarrollado en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), roza la criogenia: debe hallarse a una temperatura constante de 133 grados bajo cero. Para ello, investigadores del IAA y del Observatorio Europeo Austral (ESO) han desarrollado un sistema de enfriado (criostato) que emplea un flujo continuo de nitrógeno gaseoso a baja temperatura. Este criostato se considera un prototipo del que se empleará en el Telescopio Extremadamente Grande (E-ELT/ESO), un telescopio de 39 metros de diámetro que se halla en fase de construcción en el desierto de Atacama (Chile).

La observación simultánea en el visible y el infrarrojo permitirá evitar los falsos positivos en la detección de planetas, habituales a día de hoy al confundir las señales de la actividad estelar y otros mecanismos físicos intrínsecos a la estrella con la existencia de planetas. De modo que, cuando CARMENES produzca sus primeros hallazgos sabremos, sin más comprobaciones, que estamos ante nuevas exotierras.

CARMENES se ha fijado unos objetivos muy ambiciosos, que plantean requerimientos igualmente ambiciosos, tanto en precisión como en estabilidad: el instrumento detectará variaciones de velocidad en el movimiento de estrellas situadas a cientos de billones de kilómetros con una precisión del orden de un metro por segundo. Para lograr una precisión semejante no solo es necesario un cuidado diseño óptico, sino también mantener condiciones de máxima estabilidad en el entorno de operación del instrumento, que trabajará en condiciones de vacío y con temperaturas controladas hasta la milésima de grado.

CARMENES ha colocado al Observatorio de Calar Alto, situado en la Sierra de los Filabres (Almería) a la vanguardia de la búsqueda de exotierras. Además, ha convertido al Instituto de Astrofísica de Andalucía, que coordina la participación española, en un referente para proyectos similares. A día de hoy, no existe ningún instrumento similar, ni lo habrá en los próximos años. Gracias a estas características, los investigadores esperan descubrir docenas de planetas potencialmente habitables en los próximos años.