Astrofísica. Entrevista: Rodrigo Díaz, astrofísico e investigador especializado en exoplanetas

¿Puede haber vida en otros planetas? La pregunta resonó durante las últimas semanas alrededor de ciertas publicaciones sobre, justamente, esos “otros” planetas extrasolares, o “exoplanetas”, pero es un tema recurrente en las producciones culturales y acaso más aún en momentos en que el capitalismo lleva a la humanidad a escenarios cada vez más catastróficos. Así, en los últimos años también vimos crecer en el arte y la cultura de alcance masivo un contenido que, además de futuros distópicos, abre ventanas a preguntas sobre la realidad material desde un punto de vista científico, revitalizando ideas sobre la habitabilidad de otros mundos, condiciones climáticas hostiles o realidades alternativas. Ejemplos sobran, pero por contar algunos: Black Mirror (2017), Snowpiercer (2013), Interstellar (2014), Mars (2016), Dark (2017); así como también documentales y biopics:La Teoría del Todo
(2014), Nova, apocalipsis de agujeros negros (2018), entre otros. Sin embargo, esto también se sustenta en ciertos avances o hitos que se han alcanzado en disciplinas científicas como la física y la astronomía en el último tiempo: la reciente detección de ondas gravitacionales
hipotetizadas hace más de 104 años por la Relatividad General de Einstein, un poco más atrás en el tiempo el hallazgo del Bosón de Higgs y el acelerado ritmo de descubrimientos de exoplanetas, sobre los cuales suele resaltarse particularmente su potencialidad de albergar alguna forma de vida. Entrevistamos al doctor en física Rodrigo Díaz, quien fue parte de varios equipos de investigación que produjeron avances a nivel mundial, egresado de la UBA e investigador de UNSAM, para que nos cuente qué son los planetas extrasolares, cómo se descubren, por qué se estudian, cómo se conforman los equipos de investigación y las condiciones de investigación en nuestro país y en el mundo. Díaz el año pasado fue reconocido ampliamente por la detección del tercer exoplaneta más cercano al Sol, Gliese 411 b y recientemente también publicó junto a un equipo conformado por investigadores de distintos países el descubrimiento de un sistema extrasolar compuesto por, al menos, dos exoplanetas gigantes alrededor de una estrella.

¿Qué son los exoplanetas?

Los exoplanetas son planetas como los que conocemos de nuestro Sistema Solar, los que estudiamos en la primaria: Marte, Venus, Júpiter, Saturno, etcétera, de los cuales también tenemos noticias muy seguido, pero que no están en órbita alrededor del Sol, de nuestra estrella, sino que están en órbita alrededor de otras estrellas de la Vía Láctea. Muchas de las estrellas que vemos en el cielo nocturno son parecidas al Sol en mayor o menor medida y durante siglos se especuló –sobre todo cuando se demostró que esos puntitos eran estrellas como el Sol– que podía haber planetas alrededor de algunas de ellas. Durante muchos años se intentó detectar esos planetas; de hecho, desde mediados del siglo XIX hay detecciones fallidas, anuncios que después se retractan, algunos muy famosos en las décadas del ‘20 y del ‘60, pero el primer descubrimiento firme de un planeta fuera del Sistema Solar es del ‘92 con la detección de planetas en torno a un púlsar, es decir, lo que queda de una estrella (muy grande o de mucha masa). Recién en el ‘95 se descubrió el primer exoplaneta en torno a una estrella parecida al Sol. A partir de entonces se descubrieron un muchos más y hay miles de personas trabajando en esto. El campo creció rapidísimo en estos últimos 25 años, lo cual es poco tiempo para un campo cientìfico. Hoy se conocen más de 4 mil, o sea que el ritmo de descubrimiento fue acelerado y de hecho, por año se descubren a una tasa elevada...

¿Cuál es el interés que despierta en les científiques buscarlos y estudiarlos?

El interés principal es entender con mayor detalle y con muchos más casos de estudio cómo se forman los sistemas planetarios. Una gran sorpresa fue que el Sistema Solar no se formó como creíamos. Hasta ese entonces, todos los modelos que explicaban la formación de sistemas planetarios tenían un solo caso que explicar que era el Sistema Solar. En el ‘95, con el primer descubrimiento apareció un sistema que no tiene nada que ver con el Sistema Solar, donde hay un planeta como Júpiter, masivo, gaseoso, pero que en lugar de estar lejos de su estrella (como en el Sistema Solar), está muy cerca, de tal forma que da vueltas alrededor de su estrella en 4 días de período. Eso implicó una reformulación de todas las teorías de formación y evolución. Cuantos más sistemas se conocen, se ve una gran diversidad y los modelos teóricos tienen que poder explicar eso. Los exoplanetas nos han ayudado a mejorar los modelos, a entender mejor cómo se forman y qué pasa después: justamente se cree que la presencia de un planeta parecido a Júpiter, pero cercano a su estrella es algo que ocurrió después. Por otro lado, el estudio de los planetas también sirve para estudiar los objetos (celestes) mismos con mucho detalle y ahí nos unimos a la idea de “habitabilidad”.

¿A qué se refieren les científiques cuando hablan de la posibilidad de albergar vida?

Algo que se puede hacer con estos exoplanetas, que ya se ha llevado a cabo, sobre todo para planetas gigantes, pero que se empieza a hacer de a poco para planetas cada vez más pequeños parecidos a la Tierra, es estudiar la atmósfera de dichos planetas: la composición, las condiciones en las que está. Conocer la atmósfera también nos da una ventana para estudiar lo que sucede en la superficie del planeta: hay algunas especies moleculares que serían indicio de la presencia de vida. Se trata de un acercamiento desde un punto de vista totalmente científico del estudio de la vida fuera del Sistema Solar. Por ejemplo, estos planetas tan cercanos a su estrella son muy irradiados, entonces tienen atmósferas muy infladas y esto hace que ocurran cosas maravillosas. Hace poco anunciaron un planeta, por ejemplo, donde el Hierro está en estado gaseoso, pero después se condensa y llueve Hierro sobre la superficie. Cosas realmente sin un análogo en el sistema solar. Lo que se suele remarcar de los descubrimientos, cuando se dice que podría ser habitable es que el planeta está en lo que se conoce como zona de habitabilidad: una distancia a la estrella, ni muy cerca ni muy lejos donde un planeta rocoso con una atmósfera parecida a la de la Tierra podría tener agua líquida. Cada vez que se descubre un planeta que orbita a su estrella a una distancia justa para estar en la zona de habitabilidad, eso se resalta particularmente. Se dice que se encontró un planeta que podría ser habitable, pero bueno es solo una definición de trabajo, un poco burda en algún sentido porque en el Sistema Solar conocemos cuerpo potencialmente habitables, fuera de la zona de habitabilidad. Por ejemplo, Europa, una de las lunas de Júpiter, la cual se cree que es una gran candidata para albergar vida, aunque está fuera de la zona mencionada...

¿Qué técnicas se utilizan para detectar exoplanetas? ¿Cómo hacen para encontrar planetas a tantos años luz de la Tierra?

A diferencia de los planetas del Sistema Solar, que se los puede observar a simple vista a la noche como si fueran estrellas brillantes, estos exoplanetas están muy lejos. Las estrellas, la más cercana está a cuatro años luz y después la galaxia tiene cien mil años luz de diámetro. O sea que, dentro de todos los planetas que conocemos, la gran mayoría está cerca del Sol, que es donde nos dan las técnicas, pero incluso los más cercanos son imposibles de observar a simple vista. Hay algunas excepciones muy contadas de planetas muy lejanos a su estrella, estrellas muy jóvenes, por lo tanto planetas muy brillantes, pero la gran mayoría no se pueden ver directamente. Ahora, que no se puedan ver no significa que no se puedan detectar o incluso inferir. Para eso se usan técnicas indirectas que permiten ver cómo la presencia del planeta afecta o bien a la luminosidad de la estrella o bien a alguna otra característica. Por ejemplo, si el planeta tiene una órbita tal que durante su trayectoria pasa por delante de la estrella (visto desde la Tierra), entonces ese planeta va a bloquear parte de la luz de la estrella que nos llega durante una fracción, y va a producir una disminución minúscula del brillo de la misma (el planeta es mucho más pequeño que la estrella). Estamos hablando de un bloqueo de un 1% de luz si es un planeta tipo Júpiter alrededor de una estrella como el Sol y de 80 partes por millón si es un planeta como la Tierra. Eso se llama técnica de los tránsitos planetarios y se ha usado exitosamente por muchos años. Se vivió una revolución con las misiones que llevaban a cabo esta técnica desde el espacio, porque fuera de la Tierra, sin la perturbación de su atmósfera, se pudo alcanzar una precisión mucho más alta, entre otras cosas.

Hay dos o tres misiones fundamentales: está la misión Corot y la misión Kepler (figura 1), en particular Kepler descubrió miles de planetas gracias a esta técnica. La otra técnica (entre las que más se usan, pero hay varias) es la de velocidades radiales, que es la que se usó para detectar el primer exoplaneta fuera del sistema solar, la cual mide variaciones de la velocidad de la estrella. Esa idea de que el planeta orbita alrededor de la estrella no es del todo cierta, en realidad los dos objetos orbitan alrededor de un centro de masa común [que está dentro del radio de la estrella, porque ésta tiene muchísima más masa que los planetas, pero no está en el centro de la estrella, NdR]. Cuando un planeta está cerca de una estrella, por la atracción gravitatoria, el planeta también atrae a la estrella y ésta también orbita un poco. La presencia de un planeta genera un pequeño bamboleo de la estrella, o sea un movimiento orbital. Este centro de masa está mucho más cerca de la estrella, por lo general está en el interior de la misma, por el hecho de que ésta tiene mucha más masa. Por lo tanto, la estrella por momentos se está acercando un poco más hacia nosotros y por momentos se está alejando.

Entonces hay una variación en la velocidad de la estrella y esa variación la podemos medir muy precisamente gracias a instrumentos específicamente diseñados para eso, principalmente espectrógrafos. Esta técnica usa el efecto Doppler (figura 2) como fenómeno físico para medir la velocidad, es decir, el hecho de que la luz de la estrella cuando ésta se acerca hacia nosotros se corre un poco hacia el azul y cuando se está alejando se corre un poco hacia el rojo. En este caso, en lugar de ser la característica principal el tamaño del planeta, lo que logramos medir es su masa, cuán pesado es. En el mejor de los casos cuando logramos combinar ambas: el tamaño y cuán pesado es, podemos calcular la densidad media del planeta y eso es clave porque nos permite empezar a estudiar de qué está compuesto.

Ahí en Francia tienen un espectrógrafo muy famoso, el SOPHIE…

Me alegra que digas que es muy famoso porque yo lo quiero mucho. Trabajé muy cerca de ese instrumento por muchos años, durante mi tiempo en Francia y sigo usando mucho los datos. Yo ayudé a mejorar el instrumento y trabajamos con eso. Esta detección de Gliese 411 que mencionaste al principio la hicimos con SOPHIE (figura 3).

Vos sos actualmente investigador de Conicet. ¿De dónde proviene principalmente el financiamiento para tus investigaciones?

Por un lado tenemos subsidio de la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (ANPCyT), eso viene del Ministerio de Ciencia y por otro lado también contamos con financiamiento internacional a través de colaboraciones con distintos grupos de afuera. En particular yo estuve muchos años en Francia y en Suiza, entonces tengo relación muy cercana con los investigadores de esos países y tenemos un subsidio con un grupo de Francia y teníamos hasta hace poco un subsidio con un grupo de Suiza, lo cual también nos permitía mantenernos en funcionamiento. Las fuentes locales para el funcionamiento diario muchas veces no son lo suficiente, pero nos mantienen andando. Las fuentes internacionales sirven sobre todo para organizar eventos, para pagar los gastos de visitas cuando se podía viajar en avión de un lado al otro del Atlántico, nos mantienen en contacto con investigadores, nos permiten participar de congresos y reuniones internacionales, donde logramos mantenernos actualizados con todos estos temas que avanzan muy rápido y también presentar el trabajo que hemos hecho a la comunidad.

¿Cuán altos son los costos de depender de la utilización de telescopios u otros equipamientos del exterior? ¿Se podría desarrollar ese equipamiento en nuestro país?

Los costos son altos, pero no extremadamente altos. Por ejemplo, un instrumento como el que se usa habitualmente para detectar muchos planetas que fue revolucionario en su campo, que también está en Chile, se llama Harps, es un espectrógrafo parecido a SOPHIE y cuesta algunos pocos millones de dólares. No es una cosa totalmente extraordinaria, el tema es contar con ese financiamiento y sí, sin dudas sería interesante contar con un instrumento así localmente porque nos posicionaría diferente por los menos en el campo al cual me dedico yo. La ciencia es internacional, los grandes experimentos se hacen con la colaboración de muchos países, de forma que no es experimento de un país o de otro país. Esa perspectiva internacional existe, hay que encontrar el equilibrio justo entre lo que necesitamos como comunidad física-astronómica argentina, lo que tenemos y lo que podríamos llegar a tener. Obviamente al día de hoy nos vendría bien tener mucho más de lo que tenemos. Tal vez sería muy virtuoso que las agencias de financiamiento tipo Conicet, Ministerio ayuden y contribuyan a mantener esas colaboraciones: que puedan venir investigadores de afuera, que investigadores de acá puedan hacer estadías en el exterior. Que exista financiamiento para pagar esas colaboraciones en distintos equipos de investigación es difícil conseguir a veces porque no existe un financiamiento local. Muchas veces hay que pedir financiamiento específico para eso. Más allá del instrumental, la cosa dura, el hardware, favorecer el intercambio científico con el extranjero es fundamental y mucho más barato.

Agradecimientos: Lic. en Astronomía María Luján Rojas Kaufmann y Dr. en Astronomía Javier Martí.