Poster oficial de la película Avatar. Crédito: Fox.En Avatar, el nuevo éxito de taquilla, los seres humanos visitan la habitable -y habitada- luna alienígena llamada Pandora. Lunas con vida como Pandora o el bosque de la luna de Endor en Star Wars son un elemento básico de la ciencia ficción. Con la misión Kepler de la NASA mostrando el potencial de detectar objetos del tamaño de la Tierra, las lunas habitables podrían convertirse pronto en realidad científica. Si las encontramos cerca, un nuevo documento de la astrónoma Lisa Kaltenegger muestra que el Telescopio Espacial James Webb (JWST) podrá estudiar sus atmósferas y detectar gases clave, como dióxido de carbono, oxígeno y vapor de agua.
"Si existiera Pandora, nosotros potencialmenye podríamos detectar y estudiar su atmósfera en la próxima década", dijo Lisa Kaltenegger, del Centro Harvard-Smithsoniano para la Astrofísica (CfA).
Esta concepción artística muestra un hipotético planeta gigante gaseoso con un planeta como la luna, similar a la luna Pandora en la película Avatar. Una nueva investigación muestra que, si encontramos esa "exoluna" en la zona habitable de una estrella cercana, el Telescopio Espacial James Webb (JWSP) será capaz de estudiar su atmósfera y detectar gases clave, como dióxido de carbono, oxígeno y agua. La clave es encontrar un planeta que transite su estrella, y luego encontrar un satélite de ese planeta a más de un radio de distancia estelar, por lo que la Luna puede ser estudiada de forma independiente del planeta. Por otra parte, un satélite en órbita alrededor del planeta alienígena gigante gaseoso de una estrella enana roja puede tener más probabilidades de ser habitable que planetas del tamaño Tierra o de super-Tierras que roten sincrónicamente.Crédito: David A. Aguilar, CFA
Hasta ahora, la búsqueda de planetas ha permitido descubrir cientos de objetos del tamaño de Júpiter en un cierto rango de órbitas. Los gigantes gaseosos, mientras son más fácil de detectar, no podrían servir como hogar para la vida como la conocemos. Sin embargo, los científicos han especulado que una luna orbitando alrededor de una roca gigante de gas podrían ser amigable para la vida, si ese planeta está en órbita en la zona habitable de la estrella (la región suficientemente caliente para que exista agua líquida).
"Todos los planetas gaseosos gigantes en nuestro sistema solar tienen lunas de roca y hielo," dijo Kaltenegger. "Esto plantea la posibilidad de que Júpiters alienígenas también tengan lunas. Algunas de estas pueden ser del tamaño de la Tierra y capaces de retener una atmósfera."
La misión Kepler busca planetas que se cruzan por delante de sus estrellas anfitrionas, lo cual crea un mini-eclipse y se oscurece la estrella en una cantidad pequeña, pero detectable. Tal tránsito dura horas y sólo requiere la alineación exacta de la estrella y el planeta a lo largo de nuestra línea de visión. Kepler estudiará miles de estrellas para encontrar unas pocas con mundos en tránsito.
Una vez que han encontrado un Júpiter extrasolar, los astrónomos pueden buscar satélites en órbita, o exolunas. La gravedad de una luna tiraría del planeta y se apresuraría o reduciría la marcha de su tránsito, dependiendo(de si la luna conduce al planeta o es arrastrada por el. Las variaciones resultantes de la duración del tránsito indicarán la existencia de la luna.
Una vez que la luna se encuentra, la siguiente pregunta obvia sería: ¿Tiene una atmósfera? Si la tiene, estos gases absorben una fracción de la luz de la estrella durante el tránsito, dejando una pequeña huella reveladora de la composición de la atmósfera.
La señal es más fuerte de mundos grandes con agua caliente y atmósferas hinchadas, pero una luna del tamaño de la Tierra se podría estudiar si las condiciones son perfectas. Por ejemplo, la separación entre la luna y el planeta debe ser lo suficientemente grande para que nos permita detectar sólo la luna en tránsito, mientras que el planeta está a un lado de la estrella.
Kaltenegger ha calculado qué condiciones son las mejores para el examen de las atmósferas de las lunas extrasolares. Ella encontró que Alpha Centauri A, el sistema que aparece en "Avatar", sería un objetivo excelente.
"Alpha Centauri A es una brillante estrella cercana muy similar a nuestro Sol, por lo que nos da una señal fuerte" explicó Kaltenegger . "Usted sólo necesita un puñado de tránsitos para encontrar agua, oxígeno, dióxido de carbono y metano en una luna similar a la Tierra tal como Pandora".
"Si la película Avatar es correcta en su visión, podríamos caracterizar a la luna con el JWST en un futuro próximo", añadió.
Mientras Alpha Centauri A ofrece la posibilidad tentadora, pequeñas, débils, estrellas enanas rojas son mejores objetivos en la búsqueda de planetas habitables o lunas. La zona habitable de una enana roja es más cercano a la estrella, lo cual aumenta la probabilidad de un tránsito.
Los astrónomos han debatido sobre si la marea de bloqueo puede ser un problema para las enanas rojas. Un planeta lo suficientemente cercano para estar en la zona habitable también estaría lo suficientemente cerca como para que la gravedad de la estrella reduzca la velocidad hasta que un lado siempre se enfrentw a la estrella. (El mismo proceso que mantiene una cara de la Luna siempre hacia la Tierra.) Uno de los lados del planeta, entonces, se cuece en la luz solar constante, mientras que el otro se congelaría en la oscuridad constante.
Una exoluna en la zona habitable no se enfrente a este dilema. La luna rota sincrónicamente con su planeta, no con su estrella, y por lo tanto tendría que regular los ciclos día noche en forma similar a como lo hace la Tierra. Su atmósfera moderaría las temperaturas, y las plantas tendrían una fuente de energía a lo largo de toda la luna.
"Lunas extrasolares que orbitan planetas gigantes gaseosos pueden ser más propensos a ser habitables que planetas del tamaño de la Tierra o super Tierras rotando sincrónicamente", dijo Kaltenegger. "Desde luego, debemos tenerlas en cuenta al trabajar hacia el objetivo final de encontrar vida extraterrestre". Con sede en Cambridge, Massachusetts, el Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica (CfA) es una colaboración conjunta entre el Observatorio Astrofísico Smithsonian y la Universidad de Harvard College Observatory. Los científicos de CfA, organizados en seis divisiones de investigación, estudian el origen, evolución y destino último del universo.
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