Los exoplanetas habitables de Kepler

Los exoplanetas habitables de Kepler
por Daniel Marín 



De entre los más de dos mil exoplanetas descubiertos por el telescopio espacial Kepler los que más nos interesan son aquellos situados en la zona habitable, es decir, mundos que podrían ser capaces de tener cuerpos de agua líquida en su superficie de forma estable siempre y cuando reuniesen las condiciones adecuadas (una atmósfera con una densidad mínima, un periodo de rotación adecuado, un eje de rotación no muy inclinado, etc.). Ahora bien, ¿cuántos planetas extrasolares potencialmente habitables ha descubierto Kepler?

Planetas y candidatos a planetas descubiertos por Kepler en la zona habitable dependiendo del tipo (temperatura) estelar. En amarillo la zona habitable pesimista y en rojo la optimista (Chester Harman).

La respuesta depende de varios factores. El primero es qué entendemos por zona habitable. Sí, es la zona alrededor de una estrella en la que un planeta podría poseer océanos de forma estable, pero cómo definimos sus límites es objeto de debate. Normalmente se ha definido el límite interior de la zona habitable —el más caliente— teniendo en cuenta tres condiciones extremas: la temperatura de efecto invernadero húmedo (cuando un planeta comienza a perder agua desde su atmósfera por la alta temperatura), el efecto invernadero descontrolado (cuando los océanos se evaporan totalmente) y la condición de ‘Venus reciente’ (que no descarta que Venus fuese habitable hasta hace mil millones de años como mínimo).

En el límite exterior de la zona habitable las condiciones que debemos sopesar son la temperatura de condensación del dióxido de carbono, el máximo efecto invernadero (más allá de este límite añadir más CO2 no nos asegura unas temperaturas compatibles con el agua líquida) y la condición de ‘Marte primigenio habitable’ (sabemos que Marte tuvo agua líquida superficial hace cuatro mil millones de años a pesar de que el Sol era un 25% más débil).

En los últimos años diversos estudios han obligado a replantearnos estos límites. Actualmente se considera que existen dos tipos de zonas habitables, la teórica o ‘pesimista’ y la empírica u ‘optimista’. Los límites exteriores de los dos tipos son prácticamente similares: 1,7 y 1,8 Unidades Astronómicas (de 255 a 270 millones de kilómetros). Sin embargo, los límites interiores son muy diferentes. La zona habitable pesimista comienza a 0,99 UA (148,5 millones de kilómetros), mientras que la optimista lo hace a 0,75 UA (112,5 millones de kilómetros) para una estrella de tipo solar. De acuerdo con estos parámetros, Marte está en la zona habitable del sistema solar —un ejemplo de que el encontrarse en esta zona no significa automáticamente ser habitable—, mientras que la Tierra está dentro de la zona pesimista por los pelos (lo cual implica que, de poder aplicar este límite a nuestro planeta, en pocos cientos de millones de años la Tierra comenzará a dejar de ser habitable).

Esta diferencia en el límite interior viene dada por las diferentes condiciones de efecto invernadero descontrolado y ‘Venus reciente’ (la primera sitúa el límite interior de la zona habitable a 0,99 UA). Por si fuera poco, hay investigadores que piden que se introduzcan otros límites para tener en cuenta el efecto invernadero de otros gases (es llamativo el caso del hidrógeno molecular, que podría ampliar el límite externo de la zona habitable para planetas con atmósferas ricas en este gas hasta las 10 UA). Otros tipos de planetas distintos a la Tierra podrían ser habitables a diferentes distancias. Por ejemplo, los planetas ‘tipo Dune’ —o sea, mundos desérticos— es posible que sean habitables (en las regiones polares) a distancias de tan solo 0,38-0,77 UA.

El segundo factor a la hora de buscar los planetas habitables de Kepler es su tamaño. Obviamente no nos interesan planetas gigantes que estén en la zona habitable —aunque estos mundos podrían albergar exolunas habitables, pero esa es otra historia—, así que lo ideal es centrarse en aquellos con un tamaño inferior a 2 radios terrestres. Los modelos teóricos indican que todos los mundos por encima de este tamaño son minineptunos, o sea, no son planetas telúricos con una superficie sólida convencional (en realidad la mayoría de modelos apuntan a que el límite entre supertierras y minineptunos es inferior, entre 1,2 y 1,6 radios terrestres, pero el valor de 2 radios terrestres nos vale como límite superior). Por último, no debemos olvidar que el equipo de Kepler solo ha confirmado la existencia de una fracción de todos los planetas detectados. El resto son candidatos a planetas (quizás sean falsos positivos, es decir, ruido, enanas marrones, planetas más grandes, estrellas binarias, etc.).

Teniendo esto en cuenta, vayamos al grano. ¿Cuántos planetas habitables ha detectado Kepler? Un equipo de investigadores con Stephen Kane a la cabeza ha usado los datos acumulados por Kepler hasta mayo de 2013 para responder a esta pregunta. Si usamos la definición pesimista de zona habitable, entonces tenemos que Kepler ha descubierto veinte planetas y candidatos a planetas habitables (y recalcamos lo de candidatos, porque es posible que estos mundos no tengan realmente las características que creemos que tienen). Entre estos veinte mundos, la mayoría alrededor de estrellas más pequeñas y frías que el Sol, encontramos exoplanetas confirmados ya famosos como Kepler-186f, Kepler-62f, Kepler-283c, Kepler-296f y Kepler-442b. Es llamativa la ausencia en la lista de otros planetas descubiertos supuestamente habitables como Kepler-296e, Kepler-62e, Kepler-440b o Kepler-438b.

Planetas (círculos azules) y candidatos a planetas (círculos rojos) descubiertos por Kepler en la zona habitable dependiendo del tipo (temperatura) estelar. En verde la zona habitable pesimista y en naranja la optimista (Kane et al.).

La lista de planetas (aquellos con un número de catálogo ‘Kepler’) y candidatos a planetas habitables en la zona habitable pesimista de sus estrellas (Kane et al.).

¿Y si usamos la zona habitable optimista? Entonces el número de planetas y —sobre todo— candidatos a planetas habitables se dispara hasta llegar a los 120. La lista es muy interesante, especialmente si somos capaces de confirmar la existencia de algunos de estos candidatos en el futuro a partir de los viejos datos de Kepler (recordemos que el observatorio espacial ya no puede buscar exotierras y que la inmensa mayoría de estos candidatos a exoplanetas son demasiado débiles para que puedan ser analizados adecuadamente con instrumentos terrestres), pero no olvidemos que muchos de estos candidatos pueden no existir o, más probablemente, ser minineptunos en vez de planetas terrestres.

Entre 20 y 120 exoplanetas potencialmente habitables. No esta nada mal. Si suponemos que el porcentaje de planetas habitables en las estrellas cercanas es similar, en las próximas décadas seremos capaces de estudiar de primera mano las atmósferas de muchos de estos mundos en búsqueda de biomarcadores.

http://danielmarin.naukas.com/2016/08/09/los-exoplanetas-habitables-de-kepler/