¿Nos están observando?

Título original: “Earth through the looking glass: how frequently are we detected by other civilisations through photometric microlensing?“
Autoras/es: S. Suphapolthaworn*; S. Awiphan; T. Chatchadanoraset; E. Kerins; D. Specht; N. Nakharutai; S. Komonjinda; and A. C. Robin.
Institución del primer autor: Department of Cosmosciences, Graduate School of Science, Hokkaido University, Japón.
Estado del artículo: acceso abierto en arXiv.org (https://arxiv.org/pdf/2206.09820.pdf, arXiv e-prints). Publicado en MNRAS. 

La última década ha traído un aumento exponencial en el número de exoplanetas descubiertos, es decir, planetas fuera del Sistema Solar. Por ello, podría ser lógico invertir el problema y pensar: ¿habrán otras civilizaciones extraterrestres que puedan usar las mismas técnicas que usamos nosotros para detectar a la Tierra? La existencia de nuestro pequeño y humilde planeta rocoso justo en la zona habitable del Sol, podría motivar -o no- a dichas civilizaciones a enviar o captar señales hacia o desde la Tierra. Un planeta que se encuentra en la zona habitable de su estrella (en este astrobito puedes leer más acerca de zonas habitables), es un planeta que podría albergar agua en estado líquido en su superficie, ya que, ¡¿qué haríamos los seres vivos sin ella?!

Detección de Exoplanetas

Hace poco la NASA confirmó que ya se han descubierto más de 5.000 exoplanetas. La mayoría de ellos se encuentran sólo en un 25% del área total del cielo, y más del 75% de esos planetas han sido detectados a través del método de tránsito. Para usar este método, es necesario que el exoplaneta pase justo delante de su estrella desde nuestra perspectiva, y se estudia cómo disminuye el brillo de la estrella mientras el planeta transita. Es el método que sirve también para analizar las órbitas de estos planetas, y para detectar sus atmósferas, debido a que la luz de la estrella disminuye y es alterada al interactuar con la atmósfera del planeta, por lo que eventualmente podría servir para detectar señales biológicas o de contaminación industrial (en este astrobito puedes leer más sobre esto).

Sin embargo, el método anterior está limitado por la inclinación orbital de los planetas y porque la distancia entre la estrella y sus planetas suele ser muy pequeña comparada con la distancia entre la Tierra y el sistema planetario completo. Es por esto que sólo hay una pequeña banda en el cielo, centrada en el plano de la Eclíptica, donde alguna civilización extraterrestre podría detectar a la Tierra como un planeta en tránsito (Zona de Tránsito de la Tierra, o Earth Transit Zone – ETZ, como la definen en el artículo). 

Por otro lado, un poco más del 2% de los exoplanetas confirmados (unos 130 en total), han sido detectados usando el método de microlensing o microlentes. Este fenómeno ocurre cuando la luz de un objeto de fondo es alterada debido a efectos gravitacionales por otro objeto (el lente) que pasa al frente desde el punto de vista de algún(a) observador(a). Esto provoca una distorsión de la imagen del objeto de fondo, generando múltiples imágenes de éste, provocando un aumento del tamaño -o más bien de la luz- de este objeto. Si una estrella que actúa como lente tiene además un planeta orbitando a su alrededor, el planeta puede causar efectos adicionales, como picos en la curva de luz de la estrella (Figura 1). 

Figura 1: Izquierda: Curva de luz de una estrella provocada por otra estrella que actúa de microlente. Al pasar por al frente, la luz de la estrella de fondo primero aumenta y luego disminuye. Derecha: Si la estrella que actúa como microlente tiene un planeta alrededor, éste produce una distorsión adicional en la luz de la estrella de fondo, generando un pico en la curva de luz. (Crédito: figura adaptada de The European Space Agency – ESA).

La gran ventaja de detectar planetas a través del método de Microlentes es que con él se han encontrado exoplanetas que se encuentran entre 3 a 7 kiloparsecs (kpc) de distancia en dirección al centro Galáctico. Sin embargo, con otros métodos, como el de tránsito, se han encontrado planetas a sólo 1 kpc alrededor del Sol. Por lo tanto, si las civilizaciones extraterrestres son escasas en nuestra Galaxia, la mayor probabilidad de que alguna de ellas detecte la Tierra sería usando algún método de largo alcance.

Análogamente a la ETZ,  los autores del artículo definen una zona o regiones del cielo donde una civilización extraterrestre podría detectar a la Tierra usando el método de Microlentes, donde la Tierra actúa como lente afectando la luz de estrellas de fondo (Zona de microlentes de la Tierra, o Earth Microlensing Zone – EMZ).  

Detectando la Tierra desde otros lugares de nuestra Galaxia

Sabiendo qué tan detectable es la Tierra a través de microlentes, los autores estiman hasta qué punto podríamos detectarnos mutuamente con otra civilización. Hay zonas en nuestra Galaxia que tienen mayor probabilidad de estar habitadas, pero en este artículo asumen que cualquier civilización tiene las mismas probabilidades de estar ubicada en cualquier lugar de la Galaxia. Para calcular las propiedades de los microlentes utilizan datos de estrellas de la Misión Gaia, como posiciones, brillo, y movimientos propios, específicamente de Data Release 2 (Gaia-DR2). 

Aquí plantean que la probabilidad de que la Tierra sea detectada a través de Microlentes va a depender del número de observadores y fuentes, es decir, del número de estrellas. Por esta razón, la probabilidad es más alta en el plano Galáctico, que corresponde al disco y al bulbo, ya que la densidad de estrellas es más alta, pero también aumenta en las Nubes de Magallanes y sus antípodas. Por otro lado, la probabilidad es más baja para observadores que se encuentren en el plano de la Eclíptica (Figura 2).

Figura 2: Tasa de descubrimiento de la Tierra desde distintas zonas de nuestra Galaxia. Los puntos negros corresponden a exoplanetas confirmados. En verde destacan los exoplanetas que se encuentran en la EMZ, que son 85 en total. Las zonas más oscuras corresponden a las EMZ’s, y coinciden con el plano Galáctico, y las Nubes de Magallanes y sus antípodas. La línea azul marca la ETZ. (Crédito: Figura 11 del artículo S. Suphapolthaworn et al. 2022 – adaptada).

Los lugares desde donde la Tierra podría ser detectada son además buenos lugares para las búsquedas de inteligencia extraterrestre (Search for Extraterrestrial Intelligence – SETI). Los principales objetivos de las búsquedas SETI son estrellas como el Sol que tienen planetas orbitando en la zona habitable, por lo que determinar desde dónde la Tierra podría ser detectada con microlentes podría ayudar a expandir la búsqueda a estrellas más lejanas. 

Asumiendo que todas las estrellas de Gaia-DR2 de magnitud G<20 tienen un observador, los autores estiman que la tasa total de detección de la Tierra es de 14.7 observadores por año. Esto significa que, en promedio, una señal de microlente debido a la Tierra y que sea de tamaño comparable a las señales que detectamos nosotros de otros exoplanetas, ocurre unas 10 veces al año si consideramos toda nuestra Galaxia.

En general, la señal de microlente de la Tierra es bastante débil para poder ser detectada por otros observadores si es que no tuviesen instrumentos con una sensibilidad mucho mayor a la de los instrumentos terrestres. Sin embargo, los autores plantean que las probabilidades de detectar a la Tierra aumentan bastante si se consideran microlentes astrométricos, es decir, analizar cómo cambia la posición de la fuente de luz de fondo durante el evento de microlente, en vez de microlentes fotométricos, o analizar cómo cambia la curva de luz de la estrella de fondo.

De todas maneras, las búsquedas SETI se concentran en las zonas cercanas al centro Galáctico donde las EMZ’s coinciden con la ETZ. Quién sabe, quizás algún día, no tan lejano, ¿lograremos detectarnos mutuamente con alguna civilización extraterrestre?