El litio y la búsqueda de planetas extrasolares

A pesar de que casi todas las semanas nos enteramos del hallazgo de algún nuevo planeta situado en un lejano sistema estelar, lo cierto es que los mecanismos para su detección todavía distan bastante de ser perfectos. A los astrónomos se les hace bastante complicado poder determinar si una estrella en particular tiene o no planetas a su alrededor. Pero este panorama podría cambiar radicalmente gracias a un descubrimiento que relaciona la cantidad de litio que tiene una estrella con la existencia de un sistema planetario a su alrededor.

La búsqueda de planetas extrasolares es una actividad que si bien viene desarrollándose desde hace bastante tiempo, solo ha cosechado éxitos importantes en los últimos años. Los nuevos telescopios espaciales han hecho mucho por este campo de la astronomía, y encontrar un planeta orbitando una estrella que se encuentra a cientos o miles de años luz de distancia se ha convertido en algo casi rutinario. Sin embargo, y a pesar de tener catalogados más de cuatrocientos ejemplares, la caza de exoplanetas sigue siendo una tarea titánica, y la confirmación de un hallazgo puede demorar meses e incluso años.

Todo esto hace que los científicos sigan buscando desesperadamente formas de optimizar esta tarea. Los astrónomos del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y sus colegas del equipo de Michel Mayor,  pioneros en el descubrimiento de planetas extrasolares, han descubierto que las estrellas que poseen sistemas planetarios tienen 10 veces menos cantidad de litio en su superficie que un astro similar -en masa y edad- pero que carece de planetas propios. Este dato proporciona a los científicos la solución a dos problemas diferentes. Por un lado, cuando se aplica este descubrimiento a nuestra propia estrella, el Sol, explica la escasez de litio advertida desde hace décadas. Y por otro, se convierte en una herramienta fundamental que sin dudas facilitará la detección de planetas extrasolares.

Los astrofísicos de Canarias y sus colegas han llegado a esta conclusión luego de efectuar un detallado análisis de 500 estrellas, 70 de las cuales poseen planetas a su alrededor. Se trata de sistemas estelares que fueron observados durante años por el espectrógrafo HARPS del telescopio de 3,6 metros que posee el Observatorio Europeo Austral (ESO) y mediante el Telescopio Nazionale Galileo, en la isla de La Palma. Garik Israelian, del IAC y autor principal del trabajo que aparece publicado en la revista Nature, explica que “durante casi 10 años hemos intentado saber qué distingue a las estrellas con sistemas planetarios de sus primas estériles. Este hallazgo confirma que la cantidad de litio en las estrellas similares al Sol depende de si poseen o no planetas”. El trabajo de los científicos ha determinado que las estrellas que poseen planetas tienen una concentración  unas diez veces menor de litio que las estrellas que carecen de ellos.

Rafael Rebolo, investigador del CSIC, explica que “esta medición, muy sencilla de hacer, funcionaría como un indicador de la existencia de planetas en torno a la estrella. Sería como una prueba de farmacia, que ofrece un diagnóstico previo pero que es necesario confirmar con otros análisis”. Las otras pruebas que menciona Rebolo son las que se han utilizado de forma regular hasta hoy: medir las variaciones que los exoplanetas provocan en la velocidad radial de su estrella o variaciones periódicas en su brillo. El sistema propuesto parece funcionar bien, sobre todo con estrellas con un tamaño similar al Sol, con un radio de unos setecientos mil kilómetros. El hallazgo también ha servido para confirmar que la existencia de un sistema planetario afecta a su estrella central, algo similar a lo que ocurre con la Tierra y la influencia de la Luna. En este caso, en lugar de las mareas a las que estamos acostumbrados, los planetas influirían en la forma en que se distribuye el plasma solar.

El estudio ha sido concluyente. Las estrellas con sistemas planetarios poseen un 1% menos de litio que las estrellas recién nacidas. Pero las que poseen planetas tienen 140 veces menos. De alguna manera, las estrellas con sistemas planetarios, “como nuestro Sol, han sido muy eficientes en la tarea de destruir el litio que heredaron en su nacimiento”, explica Nuno Santos, miembro del equipo. Es importante aclarar que al contrario de lo que sucede con otros elementos químicos más ligeros que el hierro; el litio, berilio y boro no se producen en cantidades importantes dentro de las estrellas. De hecho, casi la totalidad del litio que existe en el Universo se creó en su mayor parte justo después del Big Bang. Dentro de las estrellas, este elemento compuesto de sólo tres protones y cuatro neutrones, se va destruyendo a un ritmo distinto según sus características.
Todavía resta determinar cuál es el mecanismo que provoca esta destrucción. “Existen varias formas posibles en que un planeta puede cambiar los movimientos internos de la materia en su estrella, y así redistribuir los diversos elementos químicos y posiblemente causar la destrucción del litio”, por ejemplo, moviéndolo a  zonas con mayor temperatura. Los físicos teóricos deberán trabajar duro para encontrar la explicación a este fenómeno, pero los astrofísicos pueden comenzar ya mismo a buscar sistemas planetarios analizando la cantidad de litio presente en cada estrella.