Planetas azules en torno a estrellas rojas

Dirección:  Pablo Cano
Animación:  Pablo Cano
Guión:  Silbia López de Lacalle
Locución:  Pablo Cano, Juan Luis Sotés
Música: 

Vídeo creado por el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) financiado por la Fundación Española de la Ciencia y la Tecnología (FECYT)-Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO)

CARMENES: un instrumento para buscar planetas como el nuestro

En 1995 se halló el primer planeta en una estrella parecida al Sol. Desde entonces, la búsqueda de planetas más allá del Sistema Solar ha sido intensa, y ya se cuentan más de dos mil planetas extrasolares, algunos de ellos formando sistema planetarios.

Sin embargo, la mayoría son gigantes gaseosos similares a Júpiter que giran en órbitas extremadamente cercanas a su estrella, y por tanto hostiles para la vida.

De modo que, el desafío, consiste en hallar planetas de tipo rocoso (o similares a la Tierra) que, además, se encuentren en lo que se conoce como zona de habitabilidad, que constituye la región en torno a una estrella donde un planeta puede albergar agua líquida. Estas son, precisamente, las que buscará CARMENES.

Sin embargo, esas exotierras son esquivas. Uno de los métodos para detectar planetas extrasolares consiste en medir las pequeñas oscilaciones que los planetas producen en sus estrellas al girar en torno a ellas. Unas oscilaciones tanto más pequeñas cuando menor es el planeta: por ejemplo, en el caso de nuestro Sistema Solar, Júpiter produce en el Sol una variación de velocidad de diez metros por segundo, mientras que la variación que produce la Tierra se reduce a diez centímetros por segundo. Y, aunque la tecnología para la detecciones de variaciones estelares ha avanzado mucho en las últimas décadas, esas variaciones resulta imposibles de detectar a día de hoy.

¿Un camino cerrado? No. CARMENES buscará planetas en torno a enanas rojas (o enanas M), estrellas más pequeñas que ofrecen las condiciones para la existencia de agua líquida en órbitas cercanas y en las que sí podemos detectar las oscilaciones producidas por planetas similares al nuestro.

Pero esta nueva vía suponía una nueva dificultad: las enanas rojas son mucho más frías y rojizas que el Sol, una característica que exigía, tecnológicamente, un "más difícil todavía". El instrumento CARMENES debía observar tanto en el visible, el tipo de luz que pueden ver nuestros ojos, como en el infrarrojo, un tipo de luz que solo puede detectarse con instrumentos que trabajen en unas condiciones por debajo de los 130 grados bajo cero, una temperatura muy cercana a la criogenia. Un reto que CARMENES ha superado con éxito y que lo sitúa en la vanguardia del desarrollo tecnológico internacional. A día de hoy, no existe ningún instrumento similar.

Además, la observación simultánea en el visible y el infrarrojo le permitirá evitar los falsos positivos en la detección de planetas, habituales a día de hoy al confundir las señales de la actividad estelar y otros mecanismos físicos intrínsecos a la estrella con la existencia de planetas. De modo que, cuando CARMENES produzca sus primeros hallazgos sabremos, sin más comprobaciones, que estamos ante nuevas exotierras.  CARMENES se ha fijado unos objetivos muy ambiciosos, que plantean requerimientos igual de ambiciosos tanto en precisión como en estabilidad: CARMENES detectará variaciones de velocidad en el movimiento de estrellas situadas a cientos de billones de kilómetros con una precisión del orden de un metro por segundo. Para lograr una precisión semejante no solo es necesario un cuidado diseño óptico, sino también mantener condiciones de máxima estabilidad en el entorno de operación del instrumento, que trabajará en condiciones de vacío y con temperaturas controladas hasta la milésima de grado. Gracias a estas características, los investigadores esperan descubrir docenas de planetas potencialmente habitables en los próximos años.

UN OJO QUE FUNCIONA EN FRÍO

Una de las grandes fortalezas del instrumento CARMENES reside en que observará de forma simultánea en el visible y en el infrarrojo. Su sensibilidad a un amplio rango de longitudes de onda en el infrarrojo cercano, superior a la de los espectrógrafos de alta resolución actuales, ha supuesto un importante desafío tecnológico. También lo ha sido el hecho de que la temperatura de operación del detector roce la criogenia: debe hallarse a una temperatura constante de 133 grados bajo cero con una estabilidad del orden de la milésima de grado. Para ello, investigadores del Instituto de Astrofísica de Andalucía y del Observatorio Europeo Austral (ESO) han desarrollado un sistema de enfriado (criostato) que emplea un flujo continuo de nitrógeno gaseoso a baja temperatura.

En julio de 2014 llegaba a las salas limpias del Instituto de Astrofísica de Andalucía el tanque de vacío donde se alojaría el canal infrarrojo del instrumento CARMENES. Apenas un año y medio después, el canal estaba listo para su instalación en el telescopio tras haber completado los trabajos de óptica, mecánica, criovacío, electrónica y software. Un tiempo récord comparado con proyectos similares, que han tardado entre cinco y diez años en completarse.

Además, el IAA ha liderado la participación española en el instrumento, gestionado la logística del proyecto en sintonía con los socios alemanes.

FUTURO

CARMENES ha colocado a Calar Alto a la vanguardia de la búsqueda de exotierras. Además, ha convertido al Instituto de Astrofísica de Andalucía en un referente para proyectos similares. De hecho, el criostato desarrollado para CARMENES se considera un prototipo del que se empleará en el Telescopio Extremadamente Grande (E-ELT), un telescopio de 39 metros de diámetro que se halla en fase de construcción en el desierto de Atacama (Chile) y que gestiona el Observatorio Europeo Austral.

CARMENES obtenido financiación de la Sociedad Max Planck (MPG), el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y los miembros del consorcio CARMENES, con contribuciones del Ministerio de Economía y Hacienda español (MINECO), el estado de Baden-Württemberg, la Fundación Alemana para la Ciencia (DFG), la Fundación Klaus Tschira (KTS), la Junta de Andalucía y la Unión Europea a través de los fondos FEDER/ERF.