¿Qué es un exoplaneta?

Para quien esté escuchando esta palabra por primera vez, un exoplaneta es un planeta que no gira en torno al Sol. Por tanto, la diferencia entre un planeta y un exoplaneta es únicamente su ubicación. Los primeros giran en torno al Sol y los demás no.

Como existen cientos de miles de millones de estrellas en nuestra Galaxia, una de las apenas miles de millones de galaxias que podemos observar, es de suponerse que la cantidad de exoplanetas que realmente existen, superan con creces cualquier número que pueda caber en nuestra cabeza.

Actualmente, los avances tecnológicos de los que disponemos nos han ayudado a conocer casi 500 planetas más allá de las “fronteras” de nuestro Sol, y este número seguirá aumentando de forma exponencial conforme pasen los años, siempre que se mejore la tecnología necesaria y se incrementen los esfuerzos de búsqueda. Pero no es eso de lo que se quiere hablar en esta entrada. Se trata de entender qué es un exoplaneta y qué lo diferencia de la vastedad de cosas que flotan por todo el universo.

Los planemos, planetas y los exoplanetas

Por principio, se acepta que todo planeta gira en torno a una estrella. Aunque nunca se descartó que hubieran planetas flotando libres por el universo, los estándares actuales definidos por la Unión Astronómica Internacional exigen que para que un objeto descubierto en el firmamento pueda llamarse planeta, debe girar en torno a una estrella (el Sol), del mismo modo que para poder llamarse luna o satélite, debe girar en torno a un planeta; y por analogía, el mismo concepto se aplica a los exoplanetas y las exolunas (ambos términos proceden del inglés “extrasolar planet” y “extrasolar moon”, que derivan en “exoplanet” y “exomoon”).

       

                                        La Tierra y su estrella parental, el Sol.                                                                         La Luna y su planeta huésped, la Tierra

Como vamos viendo, existen dos criterios importantes para comprender  como definimos cuerpos planetarios. Una es de qué están hechos, y la otra, cómo se comportan o su lugar en el universo. De aquí que llamemos planetas a los cuerpos planetarios que giran en torno a una estrella, mientras llamamos planemos a todos los cuerpos planetarios, incluyendo los que van solos y libres por el universo, siendo materialmente iguales (tienen la misma composición), los mismos tamaños, e incluso probablemente el mismo origen.

Los planetas giran en torno a una estrella (cuerpo con suficiente masa para iniciar reacciones atómicas, y por eso brillan tanto), mientras los planemos son todos los cuerpos con misma masa y material que los planetas. Por lógica, se comprende que se use este término cuando se habla de objetos que no giran en torno a una estrella, como planetas libres o errantes y los que giran en torno a otro planeta (satélites). Los términos son aún confusos, especialmente porque los astrónomos definen los objetos celestes por su lugar en el universo, pero los cosmólogos y astrofísicos suelen hacerlo por su composición y estructura físico-química. Podemos decir que los planetas y los planemos son la misma clase de cuerpos planetarios. De hecho, un planemo puede ser atrapado por una estrella y convertirse en planeta, o un planeta ser expulsado de su sistema  y pasar a ser llamado simplemente planemo. De igual modo, los satélites con suficiente masa como para poder hacer sido considerados planetas también son planemos, por ejemplo, nuestra Luna.

Antes de profundizar más en el tema, hay que saber como se forman todos los objetos del Universo, lo que puede reducirse de forma bastante efectiva a la acreción gravitacional.

Cómo se crean

Aunque intervienen muchos más procesos, básicamente el Universo se rige por un fenómeno de la naturaleza llamado gravedad. Esta propiedad de la materia hace que un cuerpo con peso atraiga a todos los demás cuerpos con peso que se encuentren en su cercanía. Mientras más cerca estén los demás cuerpos del primero, más los afectará la gravedad de éste. Y mientras más grande sea este cuerpo (más masa tenga), mayor será la influencia gravitacional que tenga sobre su medio (su gravedad llegará más lejos y será más intensa en sus cercanías). Así, dos cuerpos que se unen por la gravedad se convertirán en un solo cuerpo que ahora tiene la suma del peso de los anteriores. Ahora, un tercer cuerpo que antes no era afectado por los otros dos separados, podría verse atraído por el objeto resultante. Esta suma o “acreción” produce un círculo virtuoso que sólo se detiene cuando ya no hay materia cerca que se pueda atraer. Y así es como se forman los pedruscos, las rocas, los cometas, los asteroides, los planetoides, los planetas, las estrellas, los agujeros negros y cuanta cosa simple (conocida históricamente como materia inerte) hay en el universo.

Ahora bien, el Universo no es tan simple. A la gravedad se suma otro factor de la física, que es la velocidad. Conforme un cuerpo es atraído por otro, aumenta la velocidad con la que se mueve (porque la gravedad es mayor mientras más cerca estás). Con un par de imanes que se atraen se hace una buena idea del asunto; aunque la causa es distinta, el efecto que se observa es el mismo (curioso).

Si dos cuerpos se acercan a demasiada velocidad (y en el universo hay demasiado espacio como para ganar aceleración) ambos se pueden destruir al chocar, expulsando material en todas direcciones. O también puede pasar que (dada las grandes distancias antes mencionadas) se pasen muy cerca uno de otro, sin chocar. Ello se debe a que el cuerpo atraído (en esencia todos se atraen entre sí, pero uno muy grande no se mueve casi ante uno muy pequeño) ha obtenido tanta velocidad que, si no se dirige en dirección recta al cuerpo que lo atrae, escapa de su gravedad por la gran velocidad que tiene. También puede suceder un tercer fenómeno, muy bello desde un punto de vista subjetivo, que es cuando se alcanza un equilibrio entre la atracción de los cuerpos y la velocidad que estos poseen, haciendo que el pequeño gire en torno al grande. Si ambos poseen menos diferencia en cuanto a sus tamaños, girarán en torno a un punto en el espacio, conocido como centro de gravedad. Es muy fácil de entender si se amarra algo al final de una cuerda y se empieza a dar vuelta a la cuerda con el brazo. Mientras más grande sea lo que se amarre (la cuerda y el brazo hacen de sustituto a la gravedad, y la inercia es la misma en el ejemplo y en el espacio) más se hará sentir su efecto sobre el cuerpo principal (uno mismo). Si se pasa de unos pocos gramos a unos 10 kilos, se verá como al final uno también termina girando con la cuerda junto al objeto.

Ya sabiendo esto, ahora volvemos a los planetas. Hemos dicho ya en parte cómo la gravedad “amontona” o une toda la materia cercana entre sí, pero, ¿de dónde sale esa materia?, ¿ha estado siempre allí, flotando en el espacio? La respuesta es NO, no ha estado allí siempre.

 

Cómo se crea la materia que los conforma

Tal como sabemos ahora, la materia ordinaria (oxígeno, hierro, carbono, y todos los átomos que forman moléculas para terminar siendo aquellas cosas que nosotros vemos, como las rocas, el carbón, los edificios y nosotros mismos) se forma en el núcleo de las estrellas. Éstas en principio se forman de la misma manera que los planetas, por acreción de materia gracias al efecto gravitatorio que posee (de donde proviene este efecto, es aún un misterio, aunque la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica han hecho avances, aún falta por saber al respecto). La diferencia con los planetas es que las estrellas acumulan mucha más materia, y esto se debe a que en un principio (después del Big Bang) las partículas más pequeñas que los átomos (electrones, neutrones y protones generalmente) se asociaron en sus propios sistemas estables y pequeños. Estos sistemas son las formas más básicas y abundantes de materia en el universo, y son los átomos de hidrógeno, deuterio y helio. El primero está hecho de un protón y un electrón, el segundo tiene además un neutrón, y el helio tiene dos protones, dos neutrones y dos electrones (es uno de los átomos más estables que existe).

En un principio esta materia se encontraba más uniformemente distribuida por el universo, tal como vemos en los lugares más lejanos del Universo, donde sus primeras luces apenas está llegando a la Tierra, por lo que al empezar a agruparse, tenían mucho más material para seguir creciendo; alcanzando tamaños realmente impresionantes (más grandes que las estrellas de ahora). Pero lo impresionante de la Historia del Universo es que los sistemas atómicos, a los que nos referimos hace poco, tienen una capacidad limitada para aguantar tanto peso sobre ellos. Y así como si unes dos pedazos de plastilina, se forma uno solo, así los átomos de hidrógeno, deuterio y helio se empezaron a fundir, creando átomos que poseían más protones, electrones y neutrones. Y así es como se forma la materia en el universo.

Una vez que una estrella ha consumido los materiales más fáciles de fundir (los más pequeños), comienza a fundir más pesados, pero no puede aguantar su propio peso, ya que es tan densa que las explosiones atómicas que suceden en el núcleo (una explosión atómica es la energía liberada durante la fusión de los átomos) se vuelven realmente poderosas, y el peso de la estrella se vuelve insuficiente para contenerlas. Por lo que finalmente la estrella explota de una forma bastante increíble, desde nuestra pequeña perspectiva humana. Al hacerlo, la estrella dispersa su material por todo el espacio circundante, y no de forma muy homogénea, por lo que el proceso de aglomeración comienza otra vez… Nacen nuevas estrellas con el mismo material de antes, pero este material ahora ocupa menos espacio, porque está unido en sistemas más complejos, que los astrónomos llaman elementos metálicos, y nosotros simplemente llamamos materia (los elementos más pesados formados por la fusión nuclear).

En la medida que la diversidad de materiales se hace mayor por las distintas generaciones de estrellas que nacen y mueren, los elementos se combinan entre sí de formas más complejas y ricas, y así, finalmente nace la vida en las aglomeraciones de estos materiales pesados (los planetas, las lunas…). Por eso se dice con propiedad que somos cenizas de estrellas.

Ahora que entendemos cómo se forman los planetas y la vida en ellos (de una forma bastante esquemática y simple), podemos poner a los exoplanetas en su lugar. Estos son cuerpos formados por aglomeración de materiales pesados, alrededor de una aglomeración mayor, que termina convirtiéndose en una estrella o, si no tiene suficiente masa, en una estrella fallida (llamadas “enanas marrones”, a medio camino entre estrellas y planetas). En principio no existe una limitación para que un planeta se forme sin la necesidad de una estrella, ya que sólo depende del principio de aglomeración por la gravedad (se ha postulado la existencia de planetas así). Sin embargo, al girar una estrella, hace que el polvo y gas cósmico que le rodean se concentren sobre su ecuador en un disco; y este disco fomenta la formación de planetas.

 

Sobre el término “exoplaneta”

Como los planetas que giran sobre el Sol son apenas ocho, y los planetas que giran sobre otras estrellas son miles de millones, no parece lógico que llamemos a todos los demás planetas de una forma distinta a los que giran en el Sol (y menos referenciándose a estos, pues exoplaneta significa “planeta extrasolar”). Esto demuestra una vez más un cierto egocentrismo de la humanidad, que sólo se comprende en una época como la nuestra debido a la facilidad que representa catalogar cosas con respecto a nuestra propia visión. Eso está muy bien para los astrónomos, y de hecho lo comparto, pues catalogar millones de objetos celestes no es tarea fácil. Pero desde una perspectiva cosmológica, no tiene sentido separar un conjunto de cuerpos que, objetivamente, no tienen distinción.

 

 

 

Por ello desde Yplanets, yo personalmente (José J. Cedeño), abogo por una estandarización en los términos empleados para referirnos a cuerpos orbitando estrellas. La palabra planeta se usa tanto en un sentido vago para designar planetas, planetas errantes y exoplanetas (todo lo que ahora se llama planemos), como en un sentido estricto, usado por los astrónomos: un cuerpo que adquiere forma esferoidal por su masa, gira sólo en torno a una estrella (no es satélite) y tiene la suficiente fuerza gravitacional para limpiar su órbitas de otros cuerpos (especialmente los intrusos grandes, y exceptuando los ubicados en los puntos Lagrange, donde su gravedad se anula con la de la estrella).

Esa definición contiene muchos puntos débiles. La materia que forma un cuerpo hace que varíe el tamaño requerido para adquirir forma casi esférica (no se define que tan esférica tiene que ser). Para hacerse esférico, no es lo mismo una aglomeración de hielo de agua, que una aglomeración de Hierro o de Carbono. Esta fue una de las causas por la que se discutió tanto sobre si Plutón era un planeta. Además, los planetas en sistemas en formación aún no han tenido tiempo de limpiar sus órbitas, aunque tengan ya cientos de millones de años desde que se formaron. Y un planeta del tamaño de Marte puede ser atrapado por un gigante gaseoso cinco veces más grande que Júpiter, convirtiéndose en un satélite.

 

 

 

 

 

Por ahora podemos estar de acuerdo en que ya hay una palabra que puede abarcar todos estos cuerpos planetarios, sin tener que seguir confundiendo a los planetas con otras definiciones. Aunque la palabra planemo quiere cubrir todo ese espectro, tenemos siglos refiriéndonos a ellos como Mundos. Estamos de acuerdo en llamar tanto a los satélites mundos como a los planetas, y también los “planetas en formación libre”, junto con los expulsados de sistemas estelares (siendo ambos exoplanetas si nos atenemos a su definición), son simplemente mundos errantes. Así podemos abarcar toda la variopinta extensión de cuerpos que habitan el Universo y que no tienen suficiente masa para ser estrellas, pero tienen demasiada como para ser simples pedruscos. Para quienes quieran adherirse a terminologías nuevas que son igualmente intercambiables por las viejas, no se los discuto, pero no les veo el sentido.

Tema aparte es la distinción planeta – exoplaneta, en mi opinión desfasada para una época en la que los exoplanetas se cuentan por cientos, y pronto por miles. Y nuestra pobre estrella no puede revelarnos más planetas donde no tiene, salvo que hayan algunos más allá de Saturno, pero aún así serían limitados. En cambio, los exoplanetas podrían ser infinitos, o casi serlo. Por todo ello opino que debería estandarizarse el término planeta tanto para los que giran en una estrella llamada Sol, como para todos lo demás que giran en la incontable cantidad de estrellas del Universo.