Errantes cósmicos

Recientemente, un grupo internacional de astrónomos anunció el hallazgo de un planeta errante del tamaño de la Tierra, bautizado con el poco atractivo nombre de OGLE-2016-BLG-1928. Su descubrimiento es el resultado de la colaboración de dos equipos, el polaco OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) y el surcoreano KMTN (Korean Microlensing Telescope Network). Ambos hacen uso de las llamadas microlentes gravitacionales, un peculiar fenómeno astronómico –consecuencia de la teoría de la relatividad general de Einstein– que requiere de dos cosas: una fuente de luz distante, como puede ser una estrella, y un objeto más cercano que cuente con suficiente masa como para poder deformar la imagen de esa hipotética estrella que se recibe en la Tierra. Cuando esto sucede, la luz de la citada fuente se magnifica, lo que permite a los científicos recabar datos de objetos que, de otro modo, podrían permanecer completamente invisibles.

Eso sí, ello exige que tenga lugar una alineación muy precisa, y esta puede perdurar mucho tiempo o unos pocos segundos. La suerte juega un importante papel en todo ello. Aun así, se trata de una novedosa forma de estudiar cuerpos que emiten poca o ninguna luz, una de las razones por las que también se emplea para tratar de localizar la materia oscura. Precisamente, el OGLE se lanzó en 1992 con el objetivo de dar con ella, y un efecto colateral ha sido encontrar un puñado de planetas extrasolares, entre ellos el mencionado OGLE-2016-BLG-1928, un mundo vagabundo, no sujeto a un sistema solar, que se mueve libremente por la Vía Láctea.

¿Cuántos de ellos podrían estar dando vueltas por la galaxia? Dar una cifra es un juego arriesgado y se puede hacer de dos modos: mediante modelos matemáticos o extrapolando los resultados de las observaciones de las microlentes gravitacionales. A partir de este último, los astrónomos neozelandeses y japoneses que componen el proyecto Microlensing Observations in Astrophysics (MOA) hicieron público en 2011 el análisis de sus observaciones del bulbo galáctico, esto es, el grupo de estrellas que forman un elipsoide en el centro de las galaxias espirales. Así, determinaron que debían existir dos planetas tipo Júpiter por cada estrella. No obstante, en 2017, los expertos del OGLE realizaron su propio análisis estadístico de más de 2600 microlentes obtenidas durante seis años de observaciones y rebajaron ese número a un planeta de tipo Júpiter por cada cuatro estrellas. Aún no está claro quién tiene razón.

La cosa varía mucho más si se usan modelos informáticos. Un trabajo liderado por Louis Strigari, de la Universidad de Stanford, y publicado en 2012 en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society recoge la apabullante cifra de que por cada estrella de la galaxia hay cien mil planetas nómadas con tamaños comprendidos entre el de Plutón y decenas de veces el de Júpiter. En 2019, unos astrónomos de la Universidad de Leiden, en los Países Bajos, publicaron el resultado de una simulación de 1500 estrellas situadas en el llamado Trapecio de Orión, un cúmulo que se encuentra en el interior de la nebulosa homónima. Lo que hicieron fue colocar 2522 planetas alrededor de 500 estrellas parecidas al Sol y calcularon su evolución: 357 escaparon de la gravedad de su estrella en sus primeros 11 millones de años de vida. Según Simon Portegies Zwart, coordinador de esta iniciativa, “de ellos, 281 abandonaron el cúmulo en el que se encuentran sus sistemas, mientras que los otros permanecieron en él, vagabundeando por ahí; solo cinco fueron capturados por otra estrella”. Curiosamente, 75 de los 2522 planetas chocaron con su propio astro rey y 34 acabaron colisionando con otro mundo.

Portegies Zwart y sus colaboradores estiman que cerca de una cuarta parte de las estrellas de la galaxia podrían haber perdido uno o más planetas, y que la probabilidad de que ocurra tal cosa es independiente tanto de la masa que tengan como del lugar donde se formen, cerca o lejos de la estrella.

El primero de estos planetas solitarios se descubrió en 2013. Su nombre: PSO J318.5-22.Situado a 80 años luz, es un gigante gaseoso de aproximadamente seis veces la masa de Júpiter. Apareció por casualidad, cuando un equipo de astrónomos coordinado por Michael Liu, del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawái, realizaba una búsqueda de enanas marrones, unos objetos cuyas masas se encuentran entre las de los grandes planetas y las estrellas menos masivas. Hasta la fecha, se han identificado veintiún posibles mundos errantes, de los que solo dos se dan como confirmados.

Los expertos esperan que su número aumente a partir de 2025, cuando se lance el telescopio espacial de infrarrojos Nancy Grace Roman. Con un coste de 4000 millones de dólares, este aprovechará el mencionado efecto de microlente gravitacional para tratar de detectarlos.

¿Y qué pasa con nuestro sistema solar? ¿También ha habido en él planetas que en algún momento se fueron a vivir su vida? Hay astrónomos que creen que sí, sobre todo por la extraña inclinación del eje de rotación de Urano. Este se encuentra prácticamente tumbado sobre el plano orbital, de modo que, en lugar de moverse como una peonza, como hace el resto de los planetas, se parece a una pelota rodando. Claro que ese movimiento anómalo también podría explicarse de otros modos, por ejemplo, si suponemos que un objeto vagabundo que pasaba por las cercanías acabó siendo capturado. Quizá podría ser el caso de Plutón.

Eso sí, de lo que no hay duda es que por nuestro sistema solar pasan asteroides y cometas procedentes de otros. El primero del que tenemos constancia lo hizo en 2017. Ese año, un telescopio instalado en Hawái detectó un objeto con forma de cigarro cruzando nuestro barrio galáctico a gran velocidad.

Bautizado como Oumuamua –término hawaiano que puede traducirse como explorador o mensajero–, llegó de las profundidades del espacio y pasó cerca del Sol, por el interior de la órbita de Mercurio. Ahora se aleja para no regresar jamás. Lo más fascinante es que, a pesar de las numerosas observaciones que se han hecho, los astrónomos aún no tienen claro de qué se trata.

Primero creyeron que era un asteroide errante; después, que era un cometa huido de alguna estrella lejana.Por su extraña forma hubo incluso quien dijo que podría ser un artefacto alienígena, una sonda espacial abandonada, como en Cita con Rama, la clásica novela de ciencia ficción de Arthur C. Clarke. Pero los radioastrónomos apuntaron sus antenas hacia él para ver si escuchaba algo, y solo hubo silencio. Una pareja de científicos de la Universidad de Yale, Darryl Seligman y Gregory Laughlin, planteó otra hipótesis: Oumuamua era un trozo de hidrógeno helado. Llegaron a esta conclusión porque estaba acelerando a medida que salía del Sistema Solar, lo que demostraba que era impulsado por el gas que hervía en su superficie helada. Sus cálculos mostraban que el paso violento de hielo a vapor de agua, habitual en nuestros cometas, no proporcionaba el empuje suficiente para explicar esa aceleración. “El hidrógeno congelado, sin embargo, ofrece un mecanismo convincente para ello”, señaló Seligman.

¿De dónde pudo venir? Por supuesto, el lugar de nacimiento de estos icebergs de hidrógeno no debemos buscarlo en otros sistemas estelares, sino en el corazón oscuro y profundo de una nube molecular gigante. Es en el centro de esa nebulosa, protegido de la radiación cósmica y sin estrellas a la vista, donde la temperatura puede caer hasta por debajo de los -259,2 ºC, el punto en el que el elemento más ligero y volátil del universo, el hidrógeno, se congela.

Cuando parecía que se había conseguido explicar qué era Oumuamua, un equipo de investigadores del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian y del Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales de Corea arrojó un jarro de agua fría: con cálculos más refinados probaron que un objeto así se habría volatilizado antes de llegar a nuestro sistema. Una de las nubes moleculares gigantes más cercanas es W51, a 17 000 años luz. Oumuamua se desplaza ahora a más de 300 000 km/h, por lo que su viaje hubiera sido superior a 60 millones de años, tiempo suficiente para desaparecer o, cuando menos, no llegar tan entero a nuestro vecindario, pues el hidrógeno se evapora demasiado rápido. Al final, si nuevas observaciones no ponen remedio, Oumuamua seguirá siendo un misterio.

Nuestro segundo visitante interestelar lo descubrió un astrónomo aficionado crimeo llamado Gennadiy Borisoven agosto de 2019. En este caso, no hubo duda alguna. 2I/Borisov, tal como fue bautizado, tenía todo el aspecto de ser un cometa. En un principio se pensó que se trataba de uno de los muchos que pululan por nuestro sistema, pero a finales de septiembre de 2019 unos astrónomos del Centro de Planetas Menores de la Unión Astronómica Internacional y del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA concluyeron que no era “uno de los nuestros”. Tal objeto había venido de más allá de los confines del Sistema Solar. De ahí, el prefijo 2I; la I significa ‘interestelar’, y el 2 se debe a que es el segundo cuerpo de este tipo, pues el primero fue Oumuamua.

Los primeros estudios mostraron que sus propiedades eran “similares a las de los cometas del Sistema Solar”, según escribió el astrofísico Alan Fitzsimmons, de laQueen’s University , en Belfast , en la revista Astrophysical Journal Letters . De hecho, Fitzsimmons y sus colaboradores detectaron cianógeno en su coma, la nube de gas que rodea el núcleo, tal como se ha observado en otros objetos similares. Es más, el hallazgo de este compuesto tóxico en el cometa Halley, en 1910, provocó un momento de histeria, pues se propagó el rumor de que la humanidad acabaría envenenada cuando la Tierra cruzase su cola.

A finales de 2019, una serie de trabajos publicados en Nature Astronomy , basados en las observaciones realizadas desde Canarias, Hawái y el desierto de Atacama, en Chile, y con el telescopio Hubble, revelaron que el núcleo de Borisov contenía gran cantidad de monóxido de carbono (CO), que expulsaba a una velocidad de entre 30 y 50 kilos por segundo. En esto sí difiere de nuestros cometas, donde el agua es mucho más abundante. Ello, además, nos dice algo acerca de su origen. Como es una molécula muy volátil –el CO se funde a -205 ºC–, el Borisov tuvo que formarse en una región muy alejada y fría de su sistema natal. Los astrónomos creen que la estrella de la que provino tiene que ser asimismo más fría que el Sol; quizá se trate de una enana roja, como el 80 % de todas las de la Vía Láctea .

Por supuesto, también contiene agua helada. Según los datos obtenidos por el observatorio espacial Swift, de la NASA, en los momentos de máxima actividad Borisov llegó a perder treinta litros de agua por segundo. Se habrían esfumado así unos 230 millones de litros a lo largo de su periplo por el Sistema Solar, de sobra para llenar más de noventa piscinas olímpicas.

A medida que se acercaba al Sol, el proceso de sublimación –el paso directo de sólido a gas– se iba haciendo más intenso, hasta que entre finales de febrero y principios de marzo se detectaron una serie de explosiones que hicieron temer lo peor. En efecto, el 30 de marzo el Hubble mostró que el núcleo había perdido cerca del 0,1 % de su masa. Ahora, lo que queda de este cometa errante se encuentra entre Júpiter y Saturno, camino del espacio exterior.

Que en solo dos años hayamos descubierto dos objetos provenientes de otros sistemas puede hacernos pensar que, en realidad, tales visitas son más habituales de lo que creemos. En palabras de la astrónoma Malena Rice, de la Universidad de Yale, “es probable que diversos objetos interestelares hayan pasado por el Sistema Solar con regularidad, pero quizá solo ahora contemos con las herramientas adecuadas para verlos”. Todo ello, sin duda, cambiará cuando entre en funcionamiento el Observatorio Vera C. Rubin, un telescopio con un espejo de 8,4 metros de diámetro capaz de fotografiar todo el cielo cada pocas noches. Está en construcción en el cerro Pachón, en el norte de Chile, y se espera que vea su primera luz en 2022. Avi Loeb, director del Departamento de Astronomía de la Universidad de Harvard, opina que el nuevo observatorio “debería detectar aproximadamente un objeto similar a Oumuamua cada mes”.

¿Podemos saber si algún cometa o asteroide de nuestro vecindario es, en realidad, un viajero interestelar? Loeb y su pupilo Amir Siraj han calculado los parámetros orbitales que deberían presentar y han apuntado a varios candidatos, la mayoría del grupo de los Centauros, un conjunto de pequeños cuerpos situados entre las órbitas de Júpiter y Neptuno. De hecho, sospechan que deben de existir unos seis mil objetos parecidos a Oumuamua en el Sistema Solar.

Para arrojar algo de luz sobre este asunto, la Agencia Espacial Europea tiene pensado lanzar en 2028 la misión Comet Interceptor. Esta consiste en tener aparcada durante tres años una pequeña nave en el punto de Lagrange L2 –uno de los cinco del sistema Tierra-Sol donde podría permanecer indefinidamente sin ser arrastrada por las fuerzas de la gravedad–, a la espera de la llegada de uno de esos vagabundos alienígenas.

También existen estrellas errantes. Hace 100 millones de años, tres de ellas ligadas gravitatoriamente entre sí se aproximaron demasiado al enorme agujero negro que ocupa el centro de la Vía Láctea. Este capturó una de ellas y lanzó a las otras dos a una velocidad de más de 2,5 millones de kilómetros por hora, más o menos como si de se tratara de una honda titánica.

Tal velocidad multiplica por tres la del Sol alrededor de la galaxia y por dos la necesaria para escapar de la atracción gravitacional de esta última. En el camino, las dos estrellas que habían sido catapultadas se fundieron, dando lugar a un astro azul supercaliente que, aún hoy, se aleja a esa velocidad de infarto. Esto es lo que los astrónomos suponen que le pasó a HE 0437-5439, una de las estrellas viajeras más rápidas jamás detectadas.

La hipótesis de que las estrellas solo existen dentro de las galaxias se refutó en 1997, cuando el Hubble descubrió una gran cantidad de ellas en el cúmulo de Virgo, a unos 300 000 años luz de la más cercana. Se estima que estas estrellas intergalácticas constituyen el 10 % de la masa del cúmulo; probablemente, más que la masa de cualquiera de las 2500 galaxias que lo componen.

Es más, el fenómeno de las estrellas errantes parece ser algo bastante común, incluso en la Vía Láctea. En 2012, unos astrónomos de la Universidad Vanderbilt (EE. UU.) identificaron 675 de estos objetos hiperveloces escapando de sus garras gravitatorias. Y no solo eso. En un artículo publicado en 2018 en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, otro grupo de investigadores que buscaba este tipo de estrellas descubrió que, en realidad, la mayoría están entrando en la Vía Láctea. “En lugar de volar lejos del centro galáctico, parecen desplazarse hacia él –señala Tommaso Marchetti, que ha coordinado este trabajo–. Podrían ser estrellas de otra galaxia pasando a través de la nuestra”, añade.

La existencia de estas estrellas explicaría algunas cuestiones. En noviembre de 2014, Science publicó un estudio sobre la llamada luz de fondo extragaláctica, esto es, la suma de la luz emitida por todas las estrellas del universo a lo largo de su historia. Investigaciones anteriores habían detectado fluctuaciones en ella que no parecían provenir de ninguna galaxia conocida, por lo que se pensaba que quizá emanaban de las más antiguas, cuya luz aún no se ha detectado. No obstante, el Experimento de Fondo Cósmico de Infrarrojo (CIBER), que consistió en lanzar en 2010 y 2012 unos telescopios diseñados para analizar las propiedades de esta radiación, reveló que tales fluctuaciones eran demasiado brillantes y azules para que procedieran de las galaxias primordiales –pues, en tal caso, deberían haber sido más tenues y rojas–. Entonces, ¿qué ocurre?

Todo ello sugiere que quizá se deban a la llamada luz intrahalo, esto es, la generada por las estrellas errantes. De hecho, esta sería “igual a la que producen todas las estrellas en las galaxias”, según James Bock, que lidera la iniciativa CIBER. Esto implica que en los cúmulos podría haber tantas estrellas en las galaxias como fuera de ellas. De confirmarse, podrían resolverse dos problemas: el de la subproducción de fotones –si se compara lo que dice la teoría con las observaciones, falta una cantidad extraordinaria de luz ultravioleta en el cosmos– y el de los bariones ausentes. Las hipótesis de formación y evolución del universo predicen que debería haber al menos el doble de estas partículas subatómicas de las que vemos. ¿Podrían ser las estrellas errantes parte de la solución a estos enigmas?