El Tamiz

En parte por falta de tiempo y en parte por sobra de otros sitios que lo hacen bien (mi favorito, como ya sabéis los habituales, es Ciencia Kanija), ya no nos dedicamos tanto a noticias científicas como antes; sin embargo, creo que sí aporta algo el hablar, con la calma que permite no estar pendiente de la actualidad inmediata, de algunos asuntos como el de hoy. Es casi seguro que has oído hablar de la misión Kepler de la NASA, lanzada hace poco tiempo. El objetivo de la entrada de hoy es explicar, a la manera de El Tamiz y sin enrollarnos demasiado, el para qué, cómo, dónde y cuándo de esta misión. De ese modo, si te interesan estas cosas, puedes tener una información algo más profunda que la que suele darse en las noticias, sin tener que bucear en la enorme cantidad de información de las páginas oficiales de la NASA.

Telescopio espacial Kepler y sección. Versión a 946×710 px. Crédito: NASA.

Para qué

El objetivo de Kepler es múltiple, aunque gira alrededor de la búsqueda de planetas similares, en unos u otros aspectos, al nuestro. En primer lugar pretende localizar planetas en la ecosfera –es decir, la zona habitable, tal y como entendemos la vida– de estrellas tan dispares como sea posible. La ecosfera es una especie de “cáscara de naranja” imaginaria que rodea a cualquier estrella, y engloba las posibles órbitas alrededor de ella en las que es posible que exista agua líquida de forma estable. Evidentemente, dependiendo de la temperatura y el tamaño de la estrella (o, dicho en fino, su tipo espectral y su clase de luminosidad) la ecosfera estará más cerca o más lejos de la estrella y tendrá una extensión u otra.

Ecosfera de diversos tamaños estelares (no está a escala). Crédito: Wikipedia/FDL.

Kepler pretende, por tanto, observar una cantidad lo más grande posible de estrellas de características diversas para determinar no sólo cuántos planetas hay en la ecosfera, sino qué relación hay entre el tamaño del planeta y el hecho de que esté en ella, qué tipos de estrellas tienen planetas en la zona habitable más frecuentemente, qué tipo de órbitas tienen esos planetas, etc. Ya que Kepler observará unas 100 000 estrellas, los resultados que obtenga serán estadísticamente relevantes.

¿Para qué sirve todo esto en último término? En primer lugar, nos permitirá definir mejor algunos de los parámetros de la ecuación de Drake –que ahora mismo es muy borrosa por lo incierto de esos parámetros–, con lo que podremos tener un poco más de información acerca del número de sistemas planetarios en la Galaxia que puedan albergar vida. Además, sabremos qué tipo de planetas cumplen más a menudo las condiciones precisas para mantener la vida, con lo que nuestra búsqueda, en el futuro, esté mejor enfocada. Desde luego, los objetivos últimos de este tipo de misiones están muy lejos: por un lado, buscar vida (si es posible, inteligente) en nuestra Galaxia; por otro, localizar planetas extrasolares que, aunque no tengan vida, podrían ser colonizados por el ser humano en un futuro lejano.

Lanzamiento de Kepler. Crédito: Ben Cooper.

Puesto que Kepler no es capaz de determinar si hay vida en un planeta, sus resultados serán fundamentalmente estadísticos: si, por ejemplo, la fracción de estrellas que tienen planetas en la ecosfera es minúsculo, eso será una muy mala noticia para los que anhelamos encontrar vida ahí fuera. Por el contrario, si hay un gran número de planetas en la ecosfera y, además, sus órbitas no son demasiado excéntricas (de modo que no salen y entran en ella todo el tiempo), tienen un tamaño parecido al de la Tierra, etc., el futuro tendrá mucha mejor pinta. Ojalá sea así, pero lo importante es saber la verdad, no vivir de anhelos y voluntarismo.

Cómo

Uno de los 42 CCDs de Kepler. Versión a 3008×1960 px. Crédito: NASA.

Básicamente, Kepler es un pedazo de telescopio cuyo espejo principal tiene 1.4 metros de diámetro, montado sobre un chasis con paneles solares y combustible para su propulsión y orientación, y una antena para comunicarse con la Tierra; pesa, en total, una tonelada. La imagen recibida por el telescopio es recogida, dicho mal y pronto, por una cámara digital con 42 CCDs, cada uno de ellos con una resolución de 2200×1024 píxeles. Kepler toma la imagen cada tres segundos, y cada cierto tiempo envía los datos relevantes a la Tierra; no puede hacerlo todo el tiempo porque la cantidad de información es ingente, con lo que el propio ordenador de a bordo se encarga de seleccionar los datos que pueden ser de importancia.

Espejo principal de Kepler, de 1.4 metros de diámetro. Versión a 4288×2848 px. Crédito: NASA.

El telescopio tiene un campo de visión enorme para un telescopio de esa precisión: si extiendes los brazos delante de ti, con las palmas abiertas, y las juntas como para parar a alguien, Kepler estudia una región del firmamento del tamaño de tus manos. Lo que lo hace especial, además de ser capaz de ver tanto cielo a la vez, es que siempre apunta al mismo lugar.

Campo de visión de Kepler. Crédito: NASA.

Ese lugar se encuentra más o menos entre las constelaciones del Cisne y Lira, y ha sido elegido por varias razones. En primer lugar, se encuentra lejos del plano de la eclíptica, con lo que el Sol nunca dificultará su visión. Tampoco lo harán objetos del cinturón de asteroides, el de Kuiper ni la nube de Oort: Kepler será capaz de mirar esas estrellas continuamente, sin pestañear. Además, esa dirección en el espacio es “hacia delante” en el movimiento del Sol alrededor del centro de la Vía Láctea, con lo que las estrellas que vemos al mirar hacia allí están aproximadamente a la misma distancia del centro de la Galaxia que nosotros, lo que debería hacer más probable encontrar planetas habitables. En total, dada su sensibilidad, el telescopio es capaz de observar simultáneamente, como he dicho antes, unas 100 000 estrellas.

Región objetivo de Kepler en la Galaxia. Versión a 1600×1200 px. Crédito: NASA/Jon Lomberg.

De vez en cuando, alguna de esas estrellas brillará menos cuando un planeta pase frente a ella. Claro, algunas no tendrán sistemas planetarios. En otras, los planetas estarán orbitando en un plano que no permita que pasen frente a la estrella vista desde la Tierra. La probabilidad de que un planeta pase frente a la estrella es, básicamente, el radio de la estrella entre el radio de la órbita del planeta. En el caso de una estrella como nuestro Sol y un planeta a la distancia de la Tierra, es de sólo un 0.465%. Esto puede parecer absurdamente bajo, pero esa proporción significa que, estadísticamente, sucederá en uno de cada 217 sistemas de este tipo, ¡y Kepler está mirando 100 000! Además, puesto que los planetas probablemente orbitan todos más o menos en el mismo plano, si Kepler observa el tránsito de un planeta frente a una estrella es muy probable que pueda ver otros. Tal vez el primero no estará en la ecosfera, pero el segundo sí… ¿quién sabe?

Detección de un planeta por su tránsito frente a la estrella. Versión a 1280×720 px. Crédito: NASA.

Estoy seguro de que comprendes la enorme sutileza de una observación así: el telescopio mira una estrella a un par de miles de años-luz del Sol, y de pronto, el brillo de la estrella disminuye ligerísimamente. En el caso de un sistema parecido al Sol-Tierra, el brillo de la estrella pasaría del 100% al 99,99%. Pero la sensibilidad de Kepler es tan enorme que es capaz de darse cuenta del cambio… mientras mira 100 000 estrellas al mismo tiempo. Impresionante.

Además, una vez observe un tránsito, si espera al siguiente y mide el período de la órbita podremos calcular su radio: y con él y el tipo espectral y la clase de luminosidad de la estrella podremos determinar si el planeta se encuentra en la ecosfera o no. Repitiendo el proceso con todos los planetas que encuentre, habrá cumplido su objetivo: algunos no estarán en la ecosfera, otros serán gigantes gaseosos… pero otros, esperemos, serán parecidos a la Tierra, y capaces de albergar agua líquida de forma estable. Misiones futuras observarán esos sistemas estelares, y no otros, con mayor precisión y cuidado. Kepler es el sabueso que encuentra nuestro objetivo, otros se llevarán el premio último.

Dónde

Si has entendido cómo funciona este bicho, seguro que comprendes también que, a diferencia de otros telescopios espaciales como el Hubble, Kepler no puede estar en órbita alrededor de la Tierra. Eso no funcionaría por varias razones.

En primer lugar, la luz solar reflejada por la Tierra (que es bastante) haría muy difícil que el telescopio comparase la luminosidad recibida de las estrellas que observa con la precisión necesaria. En segundo lugar, la Tierra ocultaría a veces la región del firmamento que observa Kepler. Finalmente, el satélite requiere una estabilidad de observación que la influencia gravitatoria de la Tierra dificultaría bastante.

Kepler es un satélite, desde luego… pero no de la Tierra. Se encuentra orbitando el Sol, no nuestro planeta, aunque no demasiado lejos de nosotros. Su órbita es de 372 días, con lo que se mueve algo más lentamente que la Tierra y lo vamos dejando atrás en nuestra órbita poco a poco. La sonda dispone de hidracina para impulsarse y variar su orientación, de manera que a lo largo de cada órbita (más de un año, claro está) irá moviéndose siempre para mirar hacia Cisne/Lira todo el tiempo, observando las estrellas sin parar. En la siguiente imagen puedes ver su posición cada 5 de Marzo, cada vez un poco más retrasada respecto a la de nuestro planeta.

Órbita de Kepler. Versión a 1600×1200 px. Crédito: NASA.

Cuándo

Como estoy seguro de que ya sabes, Kepler ya está en el espacio: el lanzamiento se produjo el 6 de Marzo de 2009. Durante los primeros dos meses, el telescopio se dedicará a comprobar que todo funciona bien y calibrar sus instrumentos; después de eso empezará a mirar “de verdad” la multitud de estrellas que son su objetivo. La duración oficial mínima de la misión es de tres años y medio, tiempo de sobra para localizar los planetas similares a la Tierra que orbiten en la ecosfera de estrellas parecidas al Sol.

Claro está, dado que el período orbital de un planeta aumenta con la distancia a la estrella (una de las tres leyes de Johannes Kepler, precisamente), si se trata de una estrella muy caliente y, por tanto, de una ecosfera muy alejada de la estrella, es posible que el período orbital de un planeta en la zona habitable sea tan grande que no dé tiempo a verlo pasar frente a la estrella en 3.5 años. Además, la NASA no anunciará alegremente que Kepler ha encontrado un planeta cuando observe el primer y levísimo oscurecimiento de una estrella — para estar seguros de verdad, esperarán a que se produzcan tres oscurecimientos sucesivos, y que el tiempo entre el primero/segundo sea el mismo que entre el segundo/tercero. De ese modo comprobaremos que se trata, efectivamente, del tránsito de un planeta frente a la estrella y no de cualquier otra causa accidental.

Por lo tanto, es posible que tardemos bastante en obtener resultados “revolucionarios”, y hemos de tener paciencia. Mi esperanza es que la duración “oficial” se extienda, algo que ha sucedido con otras misiones de la NASA (Hubble, MER, etc.) y que sería muy bueno para una, como ésta, que se basa en la meticulosidad y la paciencia. También espero que, si detectamos suficientes planetas en la ecosfera de estrellas, se destinen más fondos a misiones similares.

Pero, mientras tanto, tenemos un ojo mirando ahí fuera, a la inmensidad de la Galaxia, sin pestañear. ¿No es emocionante?

Nota: También puedes escuchar este artículo en forma de podcast.

Para saber más:

• Página oficial de la misión Kepler

El texto de Misión Kepler: para qué, cómo, dónde, cuándo , por Pedro Gómez-Esteban, salvo donde se mencione explícitamente, está publicado bajo Creative Commons Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 2.5 Spain License.

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