21 de Enero de 2022
Astronomía

Los astrónomos hallan otra posible exoluna

Kepler-1708 b-i parece una luna gigante que orbita alrededor de un planeta del tamaño de Júpiter, situado a miles de años luz de la Tierra.

Recreación artística de una exoluna (izquierda) ligada a un planeta gigante que orbita en torno a una estrella lejana. [Helena Valenzuela Widerström]

Y ya van dos... tal vez. Los astrónomos afirman haber encontrado una segunda posible exoluna (una luna más allá de nuestro sistema solar), que orbita alrededor de un mundo situado a casi 6000 años luz de la Tierra. Denominada Kepler-1708 b-i, la luna parece ser un objeto eminentemente gaseoso, algo más pequeño que Neptuno y ligado a un planeta del tamaño de Júpiter que gira en torno a una estrella similar al Sol. Esa configuración planeta-luna es inusual, pero no del todo inédita.

El resultado se ha publicado en Nature Astronomy. Tal vez no sea posible confirmarlo o refutarlo de forma inmediata, pero dada la esperada abundancia de lunas en nuestra galaxia y más allá de ella, podría anunciar los titubeantes comienzos de una nueva y emocionante era en la astronomía extrasolar. Una era que no se centraría en los exoplanetas, sino en los satélites naturales que giran alrededor de ellos y en las posibilidades de que alberguen vida.

En nuestro sistema solar hay más de 200 lunas, y muestran una variedad impresionante. Titán, uno de los satélites de Saturno, posee una atmósfera espesa y frígidos mares de hidrocarburos en su superficie, y podría ser una réplica de la Tierra primitiva. Las lunas heladas como Europa, que orbita en torno a Júpiter, son bolas congeladas que esconden océanos subterráneos y podrían constituir hábitats privilegiados para que surja la vida. Y aún hay otras, como nuestra propia luna, que parecen yermos páramos pero podrían albergar hielo de agua en sus sombríos cráteres y sus laberínticas redes de túneles bajo la superficie.

Sin embargo, una característica importante que comparten esos mundos es su mera existencia: seis de los ocho planetas de nuestro sistema solar tienen lunas. La lógica sugiere que en otros lugares debería ocurrir lo mismo. «Las lunas son comunes», sentencia Jessie Christiansen, astrofísica del Instituto de Tecnología de California. «En nuestro sistema solar, casi todo tiene una luna. Estoy muy segura de que hay lunas por toda la galaxia.»

El único problema es encontrarlas. Hay varias maneras de detectar exoplanetas, como avistar el oscurecimiento que producen al pasar por delante de su estrella anfitriona (un fenómeno conocido como «tránsito») o el revelador tirón gravitatorio que ejercen sobre ella. Sin embargo, las exolunas son por naturaleza mucho más pequeñas que los planetas alrededor de los que orbitan, por lo que resulta mucho más arduo encontrarlas. «Son realmente pequeñas», confirma Christiansen.

Hasta la fecha solo se había hallado una candidata realmente verosímil: Kepler-1625 b-i, un supuesto satélite del tamaño de Neptuno que orbitaría en torno a un exoplaneta del tamaño de Júpiter a unos 8000 años luz de la Tierra, del que se informó en octubre de 2018. Pero la existencia de esta luna aún más gigantesca ha sido puesta en duda por análisis posteriores.

La existencia de Kepler-1708 b-i se sugirió por primera vez en 2018, durante un examen de datos de archivo a cargo de David Kipping, astrónomo de la Universidad de Columbia y uno de los descubridores de Kepler-1625 b-i, y sus colaboradores. El equipo analizó datos del telescopio espacial Kepler de la NASA sobre los tránsitos de 70 «gigantes fríos»: gigantes gaseosos, como Júpiter y Saturno, que se hallan relativamente lejos de sus estrellas (con años que duran más de 400 días terrestres).

Los investigadores buscaron indicios que señalaran el tránsito de alguna exoluna en órbita alrededor de esos mundos. Para ello, trataron de detectar atenuaciones adicionales de la luz de la estrella debidas a un compañero lunar oculto. A continuación, se pasaron años desechando a sus «ojitos derechos», examinando una posible exoluna tras otra y encontrando que todas las señales admitían otras explicaciones más convincentes, con una sola excepción: Kepler-1708 b-i. «Es una candidata que no logramos descartar», apunta Kipping. «Durante cuatro años hemos intentado demostrar que se trataba de una ilusión, pero superó todas las pruebas imaginables.»

La magnitud del leve oscurecimiento adicional observado apunta a la existencia de una luna con unas 2,6 veces el tamaño de la Tierra. Por su naturaleza, el método del tránsito solo revela el radio de los mundos, no su masa. Pero el tamaño de este posible satélite sugiere que se trataría de algún tipo de gigante gaseoso. «Es probable que se encuadre en la categoría de los "minineptunos"», explica Kipping, en referencia a un tipo de mundos que, pese a no existir en nuestro sistema solar, abundan alrededor de otras estrellas.

El planeta en torno al que gira esta posible luna, Kepler-1708 b, tiene el tamaño de Júpiter y completa una órbita alrededor de su estrella cada 737 días. Se halla a una distancia de ella 1,6 veces mayor que la que separa a la Tierra del Sol. Suponiendo que la candidata sea realmente una luna, daría una vuelta a su planeta cada 4,6 días terrestres y se situaría a una distancia de más de 740.000 kilómetros, casi el doble de la que hay entre la Luna y la Tierra. El hecho de que el análisis de 70 gigantes fríos solo haya arrojado esta candidata podría sugerir que las grandes lunas gaseosas «no son muy comunes» en el cosmos, opina Christiansen.

El tamaño aparentemente grande de esta exoluna en comparación con el de su planeta anfitrión es «sorprendente», según Kipping, pero no del todo inesperado: la relación entre el radio de la anterior candidata a exoluna, Kepler-1625 b-i, y el de su planeta sería aún mayor. Si de verdad existen esas dos lunas, quizá nos digan algo muy interesante sobre las posibles configuraciones planeta-luna de la galaxia: que los mundos gigantes podrían albergar lunas igualmente gigantes.

Y eso suscita preguntas sobre la génesis de tales satélites. Es poco probable que una luna así de grande pueda formarse directamente en órbita alrededor de un planeta, ya que este barrería el material necesario para que eso ocurriera, lo que sugiere que debemos pensar en otro origen.

«Una posibilidad es que esa luna fuera capturada por el planeta mientras se estaba formando el sistema planetario», sostiene Christiansen. «Los sistemas planetarios jóvenes son lugares bastante violentos y caóticos. Vemos ejemplos de capturas en nuestro propio sistema solar: por ejemplo, pensamos que Tritón, una de las lunas de Neptuno, fue capturada. Así que sabemos que puede ocurrir, solo que no habíamos ampliado la escala hasta llegar a la idea de que un planeta del tamaño de Júpiter pudiera capturar una luna del tamaño de Neptuno.»

El astrónomo David Kipping explica el descubrimiento de la posible exoluna Kepler-1708 b-i y su importancia (en inglés). [Cool Worlds]

Sin embargo, no todo el mundo está convencido de la existencia de esa supuesta luna. René Heller, astrofísico del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar de Gotinga, no está seguro de que la señal que ha observado el equipo corresponda al tránsito de una luna. «No me convence», comparte.

En cambio, prosigue Heller, el oscurecimiento observado podría obedecer simplemente a variaciones naturales de la estrella (como las manchas solares que vemos en el Sol) que recorrieran su superficie a la vez que ocurría el tránsito planetario. Por su parte, Kipping y su equipo afirman haber descartado esa posibilidad, porque la atenuación supuestamente causada por la luna se inició antes de que el planeta comenzara a pasar por delante de la estrella.

Laura Kreidberg, del Instituto Max Planck de Astronomía de Heidelberg, señala que «aún no lo consideraría una certeza», pero «está claro que merece la pena seguir trabajando» para tratar de ver otro tránsito de la supuesta luna. Sin embargo, no será posible hacerlo de inmediato. Dada la larga órbita del planeta, este y su posible luna no volverán a transitar por delante de su estrella hasta 2023, aclara Kipping, así que tendríamos que esperar hasta entonces para intentar volver a detectar la exoluna.

Si la luna realmente existe, el recientemente lanzado telescopio espacial James Webb (JWST) será capaz de confirmar su existencia casi al instante. «Sería pan comido para el JWST», ratifica Kipping. «Podría encontrar lunas más pequeñas que el satélite Europa de Júpiter. Es un telescopio de una potencia extraordinaria.»

Y eso plantea una posibilidad apasionante: podríamos usar el JWST para realizar algún tipo de exploración en busca de exolunas. Al igual que su predecesor, el telescopio espacial Hubble, hizo grandes progresos en la ciencia de los exoplanetas, el JWST podría distinguirse por su contribución a las exolunas. «Mi equipo está planificando los aspectos estratégicos de un estudio sobre exolunas con el JWST», comenta Kipping. «Será la primera vez en la historia de la humanidad que podemos hacer algo así. Me ilusiona mucho el futuro.»

Las razones para hacer ese estudio son diversas. Una vez que empecemos a encontrar exolunas en abundancia, comenzaremos a tener una idea real de su variabilidad e importancia. Las mareas de nuestra luna, por ejemplo, podrían  haber desempeñado un papel en la habitabilidad de la Tierra, al crear charcas donde habría tenido lugar la evolución de la vida.

El estudio de las exolunas también puede aportar más datos sobre el proceso de formación planetaria. «Si queremos comprender de manera exhaustiva cómo funciona la formación de los planetas, necesitamos entender las lunas», expone Kreidberg. Y añade otra razón más simple para estudiarlas: «Las lunas molan».

Los propias exolunas también podrían constituir objetivos clave en la búsqueda de vida extraterrestre. Dado que sus tamaños parecen muy diversos (desde satélites muy pequeños hasta otros mayores que la Tierra), es razonable suponer que podría haber exolunas rocosas orbitando en torno a planetas gigantes gaseosos dentro de la zona habitable de su estrella, donde puede existir agua líquida.

«Este es uno de esos casos donde la ciencia ficción puede preceder a la propia ciencia», afirma Christiansen. «Tenemos el ejemplo de la película Avatar, donde aparece una luna habitable alrededor de un gigante gaseoso. En La guerra de las galaxias, también hay lunas habitables en torno a gigantes gaseosos. En teoría, es posible concebir una roca que orbite alrededor de un gigante gaseoso y reciba una radiación promedio de su sol compatible con la presencia de agua líquida en la superficie.»

Sin embargo, existen dificultades. Una luna alrededor de un planeta gigante experimentaría la considerable atracción gravitatoria de ese mundo mayor, lo que, en circunstancias extremas (como las de la luna Ío de Júpiter) puede dar lugar a una intensa actividad volcánica. La radiación de los gigantes gaseosos como Júpiter también puede resultar letal.

Y esos sistemas podrían presentar características peculiares. «Si están bien alineados, tendrían día y noche debido a su rotación, pero también un ciclo adicional de día y noche al situarse detrás del planeta», indica Christiansen. «Es casi seguro que hay rocas con la temperatura adecuada alrededor de los gigantes gaseosos. Si son o no habitables es una cuestión abierta que entusiasma a mucha gente.»

Kepler-1708 b-i no es un mundo de este tipo, pero es otra emocionante candidata en los albores de lo que podría acabar convirtiéndose en la era de la ciencia de las exolunas. «Nuestro objetivo a largo plazo es averiguar la frecuencia y la naturaleza de las lunas extrasolares del universo», concluye Kipping. «El futuro es prometedor.»

Jonathan O'Callaghan

Referencia: «An exomoon survey of 70 cool giant exoplanets and the new candidate Kepler-1708 b-i», David Kipping et al. en Nature Astronomy, 13 de enero de 2022.

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