REPORTAJE

El astrofísico cordobés que encontró “un reloj en medio del cosmos”

La primera vez que el sistema estelar HD110067 fue captado desde la Tierra fue en marzo de 2020, cuando todo el planeta estaba confinado en sus casas, acosado por los efectos de una pandemia. Por aquel entonces, el astrofísico cordobés Rafael Luque estaba ya vivendo en Chicago, contratado como investigador postdoctoral. Luque ya tenía una gran reputación, ya que, siendo todavía un estudiante, había conducido en 2019 al hallazgo de un sistema solar potencialmente habitable.

Además, por aquel entonces, este joven, nacido en Priego de Córdoba, se había especializado en estudiar los planetas subneptuno, aquellos que tienen un tamaño que está entre el de la Tierra y Neptuno. Son un tipo de planeta que no existe en el Sistema Solar, pero, al mismo tiempo, los más comunes en la galaxia. Y este tipo de planetas parecían estar entre los de aquella señal que había captado el satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA en marzo de 2020.

Hoy, casi cuatro años después, Luque cuenta con precisión todos los pasos que siguieron a aquel avistamiento. Lo hace desde Chicago, donde se mudó tras pasar por Tenerife y Granada, de proyecto en proyecto, como cualquier investigador español hijo de vecino. El suyo no es un caso especial, aunque sí lo sea su trayectoria: no hay muchos astrofísicos que hayan ligado su nombre a dos descubrimientos tan relevantes para su disciplina en apenas cuatro años.

Lo curioso es, además, cómo se produjo el último, que ha sido noticia mundial esta semana. Él lo define como una “historia de detectives”. Aunque, en realidad, está mucho más cerca de la resolución del misterio de la película Interstellar, en la que la clave siempre estuvo allí desde el principio. Y, al igual que el personaje de Matthew McConaughey en la película de Nolan, Luque tomó una serie de decisiones que podían parecer aleatorias pero que acabaron encontrando su órbita hasta conformar todo un sistema deductivo.

Dos diminutos eclipses. Marzo de 2020

Lo primero que detectó el satélite TESS fueron unos diminutos eclipses -los “tránsitos”- que los planetas realizan al cruzar las caras de sus estrellas. Sólo había un mes de datos de aquello que TESS había detectado, y la calidad era dudosa. Pero ya entonces se observaba lo que parecían dos planetas. Como era marzo de 2020 y una pandemia mantenía a la gente en sus casas, al astrofísico cordobés le pareció entonces buena idea analizar el hallazgo desde otro enfoque.

Así, usó el método Carmenes de velocidades radiales para detectar los planetas. Por resumir, se trata de un método que analiza las variaciones en la velocidad de una estrella debido al cambio de dirección de la fuerza gravitacional de un exoplaneta no visible. Así, él y su equipo estuvieron observando durante casi un año y medio la estrella, sin que aparecieran los planetas. Así que, como los datos no eran buenos, tocaba esperar.

Dos planetas. Marzo de 2022

Dos años después del primer avistamiento, HD110067 volvió a aparecer en el TESS y esta vez la señal era mucho mejor: en ella se percibían claramente dos planetas. Así, la combinación de las mediciones del TESS, realizadas en observaciones separadas con dos años de diferencia, reveló un surtido de tránsitos, pero seguía siendo difícil distinguir cuántos planetas representaban o precisar sus órbitas.

Además, el problema estaba en que el TESS ya no iba a volver a mirar esa estrella nunca más, así que Luque y su equipo miraron hacia el este, con el telescopio Cheops de la ESA (Agencia Espacial Europea), que usaron para “pescar” nuevos datos a partir de una quincena de observaciones. Y, de nuevo, hubo suerte: de todas ellas, una mostraba un tránsito similar al que se había percibido en 2020 y 2022.

“Esa fue la clave, ahí vimos tres. Y vimos que los planetas B, C y D estaban en resonancia. Eso nos permitió poder predecir qué iba a pasar con el resto de planetas. Porque la resonancia reducía las posibilidades siempre que los planetas continuaran la cadena”, explica Luque, que no tardó en dar con el cuarto planeta a partir de la aplicación matemática de su tesis.

El sistema Carmenes

Seguía habiendo indicios de que había más hilos de los que tirar, aunque los otros planetas restantes eran muy difíciles de modelar. El equipo entonces aplicó la idea de que la resonancia fuera de primer orden y lo cotejaron con los datos. Pero llegaron a otro callejón sin salida. Así que comenzaron a escribir el artículo sobre los cuatro planetas detectados. 

Lo que ocurrió entonces fue que Luque recordó que, durante la pandemia, había estado analizando las velocidades radiales con Cármenes, y que esos datos podía afinar la predicción. Gracias a aquel entretenimiento pandémico, el equipo logró detectar un quinto planeta que, de nuevo, estaba en resonancia. Para el sexto, se hizo una predicción, aunque con un margen de error enorme. Y el astrofísico cordobés se puso a escribir su artículo bajo esta premisa.

Vuelta al principio

Pero el equipo seguía empecinado en cerrar el sistema: “Si el sexto planeta estaba ahí, era posible que hubiera datos de él en el primer avistamiento, el de marzo de 2020”, recuerda. Había un problema: el científico Joseph Twicken, del Instituto SETI y del Centro de Investigación Ames de la NASA, se dio cuenta de que la luz era dispersa. Pero sabía que el científico David Rapetti, también de Ames y de la Universities Space Research Association, estaba trabajando en un nuevo código informático para recuperar los datos de tránsito que se creían perdidos a causa de la luz difusa.

A sugerencia de Twicken, Rapetti aplicó su nuevo código a los datos de TESS. Y encontró dos tránsitos de planetas exteriores, exactamente dónde el equipo científico dirigido por Luque había predicho. Éste estaba escribiendo el segundo borrador de su artículo cuando recibió un mail que confirmaba su teoría.

“Nos equivocamos en diez minutos. Eso nos desviamos de la solución que teníamos hasta lo que había. Y eso fue increíble. Fue la típica historia detectivesca en la que vuelves al principio porque la solución siempre estuvo ahí. El asesino siempre había sido el mayordomo”, dice Luque, entre risas, recordando que dieron una vuelta tremenda para volver a encontrar los planetas que habían aparecido justo en marzo de 2020.

Un modelo para estudiar cómo se forman los sistemas solares

Lo que Luque y su equipo detectaron es un sistema estelar que ha vivido en paz durante miles de millones de años. El investigador dice que es como “un reloj en el cosmos”. Las órbitas de los seis planetas son sólidas y perfectas. Lo más probable es que estos seis subneptuno hayan estado ejecutando esta misma danza rítmica desde que el sistema se formó hace miles de millones de años. Una anomalía total en un espacio que es caótico en el 99% de los sistemas similares.

Esta estabilidad tan fiable significa que HD110067 no ha sufrido las sacudidas que los científicos suelen esperar en los primeros días de la formación de los planetas: choques y colisiones, fusiones y rupturas cuando los planetas compiten por su posición. Y eso, a su vez, podría decir algo importante sobre cómo se formó este sistema porque un sistema imperturbable es una ventana hacia su origen.

“Si hay inestabilidad dinámica, como ocurre en el Sistema Solar, no puedes ver cómo ha sido ese sistema en el pasado. Puedes ver cómo es hoy, pero no cómo ha sido su evolución”, explica el astrofísico cordobés, que indica que HD110067 está exactamente tal y como se formó originalmente. “Es algo muy raro porque permite ver cómo se forman los sistemas, permite trazarlo hacia atrás y ver cómo fueron los inicios de la formación de un sistema planetario”.

Para ello, no obstante, ahora toca comenzar un análisis con el telescopio espacial James Webb de la NASA, la ESA y la CSA, así como con los futuros telescopios Ariel y Platón de la ESA. Esos resultados van a llevar años, pero pueden suponer un antes y un después para uno de los campos de estudio en los que se ha especializado Luque, los subneptunos.

¿Pueden albergar vida los subneptunos?

Es una de las preguntas más habituales que recibe Luque cuando ha comunicado sus descubrimientos o publicado sus investigaciones. En el caso de los planetas que orbitan en HD110067, el científico da algunas claves muy interesantes. “Por la definición clásica de zona de habitabilidad, ninguno de estos planetas está en la zona. El más lejano está al borde de esta zona. Sería algo similar a Venus, que fue habitable en el pasado. Pero el más lejano de HD110067 está todavía demasiado caliente como para que haya agua en su superficie”, explica.

No obstante, precisa que esta teoría es la que aplicamos a un planeta del volumen de la tierra, no para un subneptuno de mucha mayor envergadura y con una composición diferente, ya que tienen una atmósfera que los protege de la radiación y no es descartable que esto mismo pueda provocar que disipen las altas temperaturas.

Los subneptunos han sido y son objeto de controversia sobre su capacidad para generar vida. En este ámbito, detalla que “hay una detección muy tentativa en un subneptuno de una molécula que en la Tierra sería propia del plancton de los océanos, pero con una calidad tan dudosa que no se ha anunciado porque genera dudas”. A su juicio, como poco, hay indicios de que invitan a estudiar si estos planetas podrían tener un océano de agua líquida debajo de sus atmósferas. 

Las hipótesis más plausibles al respecto de los subneptunos son dos: o que sean planetas rocosos con una gran atmósfera de hidrógeno y un núcleo parecido a la tierra o que sean un cometa enorme, una gigante mezcla de agua y roca que se forma en las zonas más alejadas del sistema y acaba acoplándose a la órbita. En este último caso, el agua estaría preservada en su interior, como si fuera un océano de magma pero muy rico en agua. “Esta teoría es la de los waterworlds, y el trabajo que hice en Science ha revitalizado esta teoría porque es la explicación más natural para definir las propiedades de los subneptunos y las estrellas enanas rojas”, afirma.

Luque lo suelta con tanta tranquilidad como naturalidad. El investigador cordobés suele trabajar mucho sus teorías y aquel trabajo, de hecho, resultó premiado como mejor tesis de 2022 por la Sociedad Española de Astronomía.

Ahora, será el Telescopio James Webb el que tendrá que escribir una nueva historia sobre HD110067. Si será una de detectives o una de ciencia ficción, está por ver. El presagio de Luque es que, en un par de años, podrían aparecer los primeros datos.

“Si vemos mucha agua en estas atmósferas con el James Webb, es probable que haya agua en los planetas y, por tanto, las posibilidades de que surja vida son mucho mayores”, concluye el astrofísico cordobés.