En el primer intento de búsqueda sistemática de planetas extrasolares, mucho más allá de nuestro vecindario estelar local, los astrónomos sondearon el corazón de un cúmulo globular de estrellas distantes y se sorprendieron al llegar a una puntuación de cero. Para la fascinación y el asombro de los astrónomos que buscan planetas, los resultados ofrecen un contrapunto frustrante a la oleada de descubrimientos de planetas anunciados durante los meses anteriores. "Esta podría ser la primera evidencia tentadora de que las condiciones para la formación de planetas y la evolución pueden ser fundamentalmente diferente en otras partes de la galaxia", dice Mario Livio, del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial Hubble (STScI) en Baltimore, MD. La observación audaz e innovadora empujó las capacidades del telescopio espacial Hubble a sus límites, al forzarlo a escanear simultáneamente pequeños cambios en la luz de 35.000 estrellas en el cúmulo globular 47 Tucanae, situadas a 15.000 años luz (4 kiloparsecs) de distancia de la Tierra en la constelación Tucana sur. Investigadores del Hubble advierten que el hallazgo debe ser comprobado por el hecho de que algunos astrónomos consideran siempre el antiguo cúmulo globular una morada poco probable de planetas por una variedad de razones. En concreto, el grupo tiene una deficiencia de los materiales más pesados que pueden ser necesarios para la construcción de planetas. Si este es el caso, entonces los planetas pueden haberse formado más tarde en la evolución del universo, cuando las estrellas eran más ricas en elementos más pesados. En consecuencia, la vida tal como la conocemos puede haber aparecido más tarde de lo pensado en el universo.
Otra característica de la observación, es que el Hubble buscó un tipo específico de un planeta llamado "Júpiter caliente", que se considera un raro objeto entre algunos expertos en planetas. Los resultados no descartan la posibilidad de que 47 Tucanae podría contener sistemas solares normales como el nuestro, que no podrían haber sido detectados por el Hubble. Pero incluso si ese es el caso, el nulo resultado implica que todavía hay algo fundamentalmente diferente entre la forma en que nacen los planetas en nuestro propio vecindario y la forma en que nacen en el cúmulo estelar. Hubble no puede ver directamente los planetas, sino que emplea una poderosa técnica de búsqueda donde el telescopio mide la ligera atenuación de una estrella debido al paso de un planeta frente a ella, un evento llamado tránsito. El planeta tendría que ser un poco más grande que Júpiter para bloquear suficiente luz, al menos el uno por ciento, para poder ser medible por el Hubble; planetas similares a la Tierra son demasiado pequeños para ser encontrados. Sin embargo, un observador externo podría tener que ver el Sol de 12 años antes de haber tenido la oportunidad de ver el tránsito de Júpiter brevemente en la cara del Sol. La observación de Hubble fue capaz de capturar los tránsitos planetarios que ocurren cada pocos días. Esto sucedería si el planeta estuviera en una órbita distancia inferior a 1/20 de la Tierra al Sol, colocándolo aún más cerca de la estrella que el caliente planeta Mercurio, de ahí el nombre de "Júpiter caliente".
¿Por qué esperar encontrar un planeta tan extraño? Sobre la base de investigaciones de velocidad radial de los telescopios terrestres, que miden el ligero bamboleo en una estrella debido al pequeño tirón de un compañero invisible, los astrónomos han descubierto nueve Júpiter calientes en nuestro vecindario estelar local. Estadísticamente, esto significa un uno por ciento de las estrellas que deben tener este tipo de planetas. Se estima que las órbitas del 10 por ciento de estos planetas están inclinadas de canto a la Tierra y por eso el tránsito frente a su estrella. En 1999, la primera observación de un planeta en tránsito fue hecha por los telescopios terrestres. El planeta, con un período de 3,5 días, había sido previamente detectado por los estudios de velocidad radial, pero esto fue una confirmación única e independiente. En un programa separado para estudiar un planeta en estas circunstancias reveladoras, Ron Gilliland (STScI) y el investigador principal Tim Brown (Centro Nacional de Investigación Atmosférica, en Boulder, CO) demostraron una exquisita habilidad del Hubble para hacer fotometría precisa, la medición de los cambios de brillo y luminosidad de la luz de una estrella, por el paso del planeta. Los datos del Hubble fueron tan buenos que podrían buscar evidencias de anillos o lunas del tamaño de la Tierra, si existieran.
Pero para descubrir nuevos planetas por los tránsitos, Gilliland tuvo que desplazar una gran cantidad de estrellas en el estrecho campo de vista del Hubble. El objetivo ideal era el magnífico cúmulo estelar globular del sur 47 Tucanae, uno de los cúmulos más cercanos a la Tierra. Dentro de una sola imagen del Hubble Gilliland pudo observar 35.000 estrellas a la vez. Como hacer una película en un lapso de tiempo, tuvo que tomar instantáneas secuenciales de la agrupación, en busca de un oscurecimiento revelador de una estrella y el registro de cualquier curva de luz que sería la verdadera firma de un planeta. Sobre la base de las estadísticas de una muestra de planeta de nuestro vecindario estelar local, Gilliland y sus co-investigadores razonaron que 1 de cada 1000 estrellas en el cúmulo globular deben tener planetas que transitan una vez cada pocos días. Predijeron que el Hubble debe descubrir 17 planetas tipo Júpiter calientes. Para la captura de un planeta en una órbita de varios días, Gilliland obtuvo "un ojo de águila" del Hubble, y dedicaron durante ocho días consecutivos al cúmulo. El resultado fue la observación más intensiva de datos jamás hecho por el Hubble. STScI archiva más de 1.300 exposiciones durante la observación. Gilliland y Brown asombrados a través de los resultados descubrieron 100 estrellas variables, algunas de ellas binarias eclipsantes, donde la compañera es una estrella y no un planeta. Pero ninguna de ellas tenía la curva de luz característica que sería la firma de un planeta extrasolar.
Hay una variedad de razones en el medio interestelar del cúmulo globular, que puede inhibir la formación de planetas. 47 Tucanae es viejo y así es deficiente en los elementos más pesados, que se formaron más tarde en el universo a través de la nucleosíntesis de elementos más pesados en los núcleos de las estrellas de primera generación. Investigaciones planetarias muestran que dentro de los primeros 100 años de la luz del Sol, los elementos pesados ricos en éste tipo de estrellas son mucho más susceptibles de albergar un Júpiter caliente que las estrellas pobres en elementos pesados. Sin embargo, esto es un rompecabezas de pollo y huevo debido a que algunos teóricos dicen que la composición de elementos pesados de una estrella puede ser mejorada después si nacen planetas similares a Júpiter y luego se los traga cuando el planeta órbita en espiral hacia la estrella. Las estrellas están tan fuertemente compactadas en el centro del cúmulo, que están separados por 1/100ava de la distancia entre nuestro Sol y la estrella más cercana, y que los efectos gravitacionales pueden despojar planetas nacientes de sus estrellas madres. Además, la alta densidad estelar podría perturbar la posterior migración hacia el interior del planeta, que los Júpiter calientes cerca de la estrella. Otra posibilidad es que un torrente de luz ultravioleta de las estrellas más antiguas y más grandes, que se formaron miles de millones de años atrás en el cúmulo, puede haber evaporado frágiles discos de polvo embrionarios de los cuales se habrían formado planetas.
Fotografía OriginalCrédito: NASA y Ron Gilliland (STScI)
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