La ESA lanzó Gaia en 2013 con un objetivo general: mapear más de mil millones de estrellas en la Vía Láctea. Su amplia colección de datos se utiliza con frecuencia en investigaciones publicadas. Gaia es una misión ambiciosa, aunque rara vez aparece en los titulares por sí sola.
Pero eso podría cambiar
Gaia depende de la astrometría para gran parte de su trabajo, y la astrometría es la medición de la posición, la distancia y los movimientos de las estrellas. Es tan sensible que a veces puede detectar la ligera oscilación que un planeta imparte a su estrella mucho más masiva. Gaia detectó sus dos primeros exoplanetas en tránsito en 2021 y se espera que encuentre miles de exoplanetas del tamaño de Júpiter más allá de nuestro sistema solar.
Pero una nueva investigación va aún más lejos. Muestra que Gaia debería poder detectar planetas similares a la Tierra a una distancia de hasta 30 años luz.
El nuevo artículo se titula “La posibilidad de detectar nuestro sistema solar mediante astrometría” y está disponible en el servidor de preimpresión arXiv. Tiene un solo autor: Dong-Hong Wu del Departamento de Física de la Universidad Normal de Anhui, Wuhu, Anhui, China.
Los astrónomos encuentran la mayoría de los exoplanetas mediante el método de tránsito. Una nave espacial como TESS monitorea una sección del cielo y observa muchas estrellas a la vez. Cuando un planeta pasa entre nosotros y una de las estrellas, se llama tránsito. Crea una caída en la luz de las estrellas que los sensibles instrumentos de TESS pueden detectar. Cuando TESS detecta múltiples caídas predecibles, significa que hay un planeta.
Pero esa no es la única forma de detectarlos. La astrometría también puede hacerlo, y ese es el método de Gaia.
La astrometría tiene una ventaja sobre otros métodos. Gaia puede determinar con mayor precisión los parámetros orbitales de un exoplaneta. Esto no significa que los otros métodos no sean valiosos. Obviamente lo son.
Pero como explica el autor del artículo: “Ni el método del tránsito ni el de la velocidad radial proporcionan parámetros físicos completos de un planeta, y ambos métodos prefieren detectar planetas cercanos a la estrella central. Por el contrario, el método de astrometría puede proporcionar una caracterización tridimensional de la órbita de un planeta y tiene la ventaja de detectar planetas alejados de la estrella anfitriona”. Las ventajas de la astrometría son claras.
Si existen otras civilizaciones planetarias tecnológicas (y ese es un gran si), entonces no es escandaloso pensar que tienen tecnología similar a la de Gaia. Si bien Gaia es impresionante, hay mejoras en el horizonte que harán que la astrometría sea aún más precisa. El autor plantea una pregunta en su artículo: Si las ETI (Inteligencias Extraterrestres) están utilizando astrometría avanzada igual o incluso superior a la de Gaia, “…¿cuál de ellas podría descubrir los planetas del sistema solar, incluso la Tierra?”
La precisión astrométrica se calcula en microsegundos de arco y la precisión disminuye con la distancia. La ESA dice que Gaia puede medir la posición de una estrella en 24 microsegundos de arco para objetos 4.000 veces más débiles que el ojo desnudo. Es como medir el grosor de un cabello humano a 1.000 kilómetros de distancia. Pero eso no es lo suficientemente preciso para el escenario de Wu. Su trabajo se basa en astrometría aún más avanzada, del tipo que probablemente tendremos en un futuro próximo.
“Si la precisión de la astrometría es igual o mejor que 10 microsegundos de arco, las 8.707 estrellas ubicadas dentro de 30 unidades de nuestro sistema solar tienen el potencial de detectar los cuatro planetas gigantes en 100 años”.
Este es el corazón del artículo de Wu. La región de 30 parsecs (aproximadamente 100 años luz) contiene casi 9.000 estrellas, y si un ETI de una de esas estrellas tiene una astrometría lo suficientemente potente, entonces podría detectar Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. El único inconveniente es que tendrían que observar nuestro sistema solar durante casi un siglo para asegurarse de que la señal fuera clara.
Hay 8.707 estrellas a 100 años luz del sol según el Catálogo Gaia de estrellas cercanas. Un ETI en cualquiera de ellos podría detectar a los cuatro gigantes, siempre que su precisión sea de diez microsegundos de arco. La precisión expresada en microarcosegundos es clave aquí, y si el error de observación es demasiado grande, tiene un efecto enorme y reduce drásticamente el número de estrellas lo suficientemente cercanas.
“Si el error de observación es tan grande como 100 microsegundos de arco, sólo 183 estrellas vecinas podrían detectar a los cuatro gigantes, pero todas ellas podrían detectar a Júpiter en diez años”, explica Wu.
Detectar Júpiter a distancia podría ser un umbral crítico. Cuando Gaia publicó su primer conjunto de datos en 2016, un artículo de la ESA que analizaba la misión abordó la ciencia de los exoplanetas y la importancia de detectar planetas con masa de Júpiter. Se basa en la idea de que Júpiter pudo haber desempeñado un papel protector al desviar asteroides y cometas lejos de los planetas del sistema solar interior.
“Éstos son objetivos primarios lógicos para futuras búsquedas de exoplanetas de masa terrestre en la zona habitable en una órbita protegida por un planeta gigante más lejano”, afirma el documento.
Los ETI podrían saber cosas sobre los sistemas solares que nosotros desconocemos. Para ellos, encontrar gigantes gaseosos en las regiones exteriores más allá del cinturón de asteroides del sistema solar podría ser una fuerte señal de que los planetas rocosos están más cerca de la estrella. Tal vez sientan curiosidad y quieran verlo más de cerca.
Donde realmente se vuelve interesante es cuando se trata de nuestro propio planeta. ¿Podrían los ETI detectar la Tierra mediante astrometría?
Eso, nuevamente, depende de la precisión de microarcosegundos. “Además, nuestra predicción sugiere que más de 300 estrellas situadas a diez parsecs de nuestro sistema solar podrían detectar nuestra Tierra si alcanzan una precisión astrométrica de 0,3 microsegundos de arco”, escribe Wu. Las barreras tecnológicas nos impiden lograrlo por ahora, pero ¿quién sabe cuál podría ser el nivel tecnológico de una ETI?
Ahora cambiemos esta idea teniendo en cuenta nuestros propios avances tecnológicos.
La ESA ya está discutiendo un sucesor de Gaia. Lo llaman GaiaNIR y ampliaría la búsqueda de Gaia a objetos sólo visibles en el infrarrojo. Si se construye y se lanza, no sólo mediría los objetivos IR, sino que volvería a visitar los objetivos de Gaia para aumentar aún más la precisión de los datos existentes de Gaia.
Las mejoras de GaiaNIR abrirían “nuevos casos científicos, como los exoplanetas de períodos largos”, según un artículo. Los planetas de período largo son difíciles de detectar con el método de tránsito porque hay que observar una estrella durante mucho tiempo. Por ejemplo Neptuno con su órbita de 165 años. Con la tecnología mejorada de GaiaNIR, e incluso más mejoras en el futuro, podríamos ser nosotros quienes detectemos planetas del tamaño de la Tierra en un radio de 10 parsecs.
La astrometría es una mejora con respecto al método de tránsito porque el método de tránsito solo funciona cuando las cosas se alinean correctamente. Un exoplaneta debe pasar entre nosotros y su estrella antes de que podamos detectar la caída de la luz. Pero la astrometría de Gaia no tiene la misma limitación. Puede observar una estrella desde cualquier ángulo para detectar oscilaciones inducidas por los planetas.
¿Qué tan avanzado tecnológicamente tendría que ser un ETI para detectar la Tierra con astrometría? ¿Hay ETI dentro de 10 pársecs? 30 parsecs? ¿100 parsecs? ¿Existe alguna ETI?
¿Quién sabe? Pero tenemos hambre de exoplanetas del tamaño de la Tierra, y esta investigación muestra cómo Gaia puede satisfacer nuestro apetito. Si lo hace, podría generar más titulares propios y atraer parte de la atención que otras misiones atraen regularmente.
Con información de arXiv
