¿Buscas exolunas habitables? Consulta la lista de los exoplanetas que deberías mirar

• Título del artículo original: A target list for searching for habitable exomoons
• Autoras/es: Vera Dobos, András Haris, Inga E. E. Kamp, Floris F. S. van der Tak
• Institución de la primera autora: Kapteyn Astronomical Institute, Universidad de Groningen (Países Bajos) y MTA-ELTE Exoplanet Research Group (Hungría).
• Estado de la publicación: aceptado para publicación en MNRAS (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society), de acceso abierto en arXiv.

Crédito de la imagen de portada: Montaje sobre fotografía de NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.

Cuando pensamos en buscar vida en otros lugares del universo, solemos imaginar seres más o menos diversos asentados en planetas exóticos. Esto es lógico, ya que la humanidad vive en un planeta, pero… ¿por qué no iban a poder vivir estos seres en una luna? Quizás no en una como la nuestra, ya que no puede sustentar vida, pero incluso en el Sistema Solar hay algunas lunas tan grandes que hasta tienen sus propias atmósferas. ¡Imaginen lo que debe existir más allá! ¡Busquemos exolunas habitables!

Exolunas escurridizas

De acuerdo con la Enciclopedia de Planetas Extrasolares, a día de hoy se conocen más de 5000 exoplanetas, es decir, planetas que orbitan otras estrellas distintas al Sol. La mayoría son tan grandes como Júpiter o incluso mayores (superjúpiters), ya que cuanto mayor radio tengan más fácil es detectarlos. Pero se conocen también algunos más pequeños que la Tierra e incluso que Mercurio. ¡El Sistema Solar alberga lunas más grandes que esos exoplanetas! Así que aunque aún no hayamos visto ninguna, parece que la tecnología necesaria ya está disponible, y el descubrimiento de la primera exoluna (lunas en otros sistemas estelares) debe de estar al caer. Quizás no sería mala idea ir pensando qué requisitos tendrían que cumplir para ser habitables.

La importancia de estar en el lugar correcto: la zona de habitabilidad

En el ámbito de estudio de los exoplanetas, “habitable” significa que pueden disponer de agua líquida en su superficie, lo que depende de su temperatura. Así pues, se utiliza el término zona de habitabilidad para referirse a la región alrededor de una estrella donde la temperatura es la adecuada para que un planeta pueda tener agua líquida en su superficie: más cerca se evaporaría y más lejos se congelaría. La ubicación exacta de esta región con forma de anillo depende de la radiación emitida por la estrella hospedadora, así que las menos luminosas suelen tener zonas de habitabilidad más cercanas y estrechas, mientras que en las más luminosas son más lejanas y anchas (Figura 2).

Sin embargo, en el caso de las exolunas no es suficiente con que orbiten planetas ubicados en la zona de habitabilidad para asegurar que estas sean habitables. Esto es debido a que la energía procedente de la estrella no es lo único que las calienta, habiendo al menos otras tres fuentes de energía a tener en cuenta: la luz reflejada por el planeta, la energía interna de este e incluso el calentamiento de marea. Es decir, hay que tener en cuenta las características del planeta al que orbitan, de manera que aún sin estar en la zona de habitabilidad de la estrella, una exoluna podría tener la temperatura adecuada para sostener agua líquida en su superficie.

Por analogía con la zona de habitabilidad de la estrella, para las exolunas se puede definir una zona “habitable” alrededor del planeta al que orbitan. Esta se extiende desde el borde habitable, la órbita más cercana posible al planeta sin entrar en un efecto invernadero desbocado (más adentro se calentaría sin control debido a la excesiva energía procedente del planeta) hasta la órbita más externa posible en la que la exoluna aún está “ligada” al planeta (más afuera escaparía de la zona de influencia gravitatoria del planeta). Así que además de la distancia del planeta a la estrella, la posición de la exoluna respecto a esta zona en su órbita en torno al exoplaneta determina también su habitabilidad. En base a estos conceptos, el equipo firmante del artículo de hoy se plantea como objetivo confeccionar una lista de exoplanetas conocidos que podrían tener lunas habitables.

Exolunas “de mentira” para encontrar las “de verdad”

En primer lugar, el equipo selecciona los exoplanetas más prometedores: aquellos con masas menores que 13 veces la de Júpiter (cuanto más grande el planeta, mayores pueden ser sus lunas y por tanto más fáciles de detectar), que no orbitan enanas marrones y para los que se conocen los datos necesarios para poder hacer los cálculos. Tras aplicar estos filtros a los más de 5000 exoplanetas de la Enciclopedia de Planetas Extrasolares, los candidatos pasan a ser unos 4100. Y ahora viene lo divertido porque, ¿cómo estudiar exolunas sin haber visto ninguna? La respuesta está en la informática: simulándolas.

Para cada exoplaneta de la lista el equipo genera 100 000 (hipotéticas) exolunas orbitándolo. Estas son muy diversas en tamaño, masa, órbita (excentricidad y semieje mayor) y albedo (cuánto refleja la luz que recibe). Los valores de estos parámetros determinan que una hipotética exoluna sea habitable o no. Por ejemplo, la masa y excentricidad determinan si su órbita es lo suficientemente estable para mantenerse orbitando al exoplaneta durante al menos varios miles de millones de años. Por otro lado, debe ser lo suficientemente grande como para retener una atmósfera y ser detectable con las técnicas disponibles, así que el equipo se queda únicamente con aquellas de radio mayor que el terrestre. De todas las exolunas generadas, sólo algunas cumplirán los requisitos establecidos, así que el equipo define la probabilidad de habitabilidad como el cociente del número de exolunas habitables entre el total de simuladas, expresado de manera porcentual.

En la Figura 3 pueden verse los resultados más relevantes de la investigación: de los exoplanetas estudiados, 234 podrían tener probabilidad de habitabilidad de exolunas mayor del 1%, y sólo 17 presentan probabilidad mayor del 50%. El puesto más alto de la lista lo ocupa Kepler-459 b, con un 70%, pero también destacan exoplanetas famosos como Kepler-62 f (53%), donde otros estudios sugieren que podría existir una exoluna del tamaño de Marte o Venus en órbita estable. También destaca Kepler-16 (AB) b, el primer exoplaneta descubierto orbitando una estrella binaria, que si tuviese una Luna del tamaño de la Tierra podría ser habitable y detectable. Si les pica la curiosidad, también está en la lista Próxima Centauri c, candidato a exoplaneta en la estrella más cercana al Sol, aunque con una probabilidad mucho más baja (14%).

Si bien la mayoría de exoplanetas de la lista están en la zona de habitabilidad de su estrella, esto no es una norma estricta. Al contrario, se observan varios casos fuera de dicha zona, donde se esperaría que las exolunas estuvieran congeladas. En estos casos, el equipo estudia la contribución de las otras tres posibles fuentes de energía y encuentra que la mayoritaria sería el calentamiento de marea. Es decir, las deformaciones que sufre la luna debido a la gravedad del planeta al que orbita. Así, aunque las exolunas en zona de habitabilidad sean más prometedoras, los resultados muestran que otras más alejadas también tienen opciones de éxito.

Una lista para buscarlas todas, al menos en los sitios más prometedores

El equipo firmante del artículo sugiere que la lista confeccionada podría usarse para decidir qué exoplanetas priorizar a la hora de realizar observaciones para intentar detectar exolunas habitables. La mayoría de candidatos son gigantes gaseosos así que, al igual que ocurre con Júpiter o Saturno, cada uno podría albergar decenas de exolunas. ¡Quién sabe qué emocionantes descubrimientos nos esperan cuando empecemos a detectarlas!