Conferències de l'Astronòmica de Sabadell. Xavier Bros, 9 de març de 2016.
Vídeo de la conferència
Transcripció de la conferència:
Si algú de vosaltres ha tingut la sort d’anar a l’hemisferi sud i veure l’estrella alfa centauri, ja sabrà que és una de les estrelles més brillants. I ho és perquè està molt a prop de nosaltres.
Anem a veure les estrelles més properes al Sol. En una esfera de 20 anys llum al voltant del Sol hi entrarien 117 estrelles. La majoria són estrelles petites, de tipus M, que són nanes vermelles. D’estrelles tipus O i B, que són les més blaves, brillants i massives, no en tenim ni una al nostre entorn. Hi ha dues estrelles A que són Sírius i Altair, una F que és Procion. De tipus G n’hi ha vàries, 16 de tipus K, i la gran majoria, com hem dit, són de diferents tipus de nanes, moltes d’elles de tipus M.
Una altra curiositat de totes aquestes estrelles és que 56 d’elles són solitàries i 61 formen part d’un sistema binari o múltiple. Ja sabíem que a la galàxia, aproximadament el 50% formen part d’un sistema múltiple.
En el mapa següent (figura 1) podem veure les estrelles més properes al Sol.
Figura 1. Les estrelles més properes al Sol
Es força curiòs saber que si be ara l’estrella Próxima Centauri es la més propera, en 35.000 anys ho serà l’estrella Ross 248 i en 45.000 anys Gliese 445 ambdues petites nanes vermelles.
El Sistema alfa centauri
El Sistema alfa centauri està format per tres estrelles, anomenades Alfa Centauri A (Rigil Kent), Alfa Centauri B i Alfa Centauri C o Pròxima Centauri.
Alfa Centauri A és lleugerament més gran que el Sol, mentre que el nostre Sol és una mica més gran que Alfa Centauri B, i totes elles són molt més voluminoses que Pròxima Centauri. La massa de la primera és d’un 113% de la massa del Sol i una lluminositat bastant més intensa (152%) mentre que el tipus espectral de Alfa Centauri A i la nostre estrella son idèntics (G2). Alfa Centauri B te una massa similar a la solar i la seva temperatura es una mica més freda (tipus espectral K1). Pròxima Centauri, en canvi, es força diferent de l’estrella del nostre sistema: té una mida de només el 12% del Sol i una lluminositat d’únicament un 0,17% de la lluminositat del Sol. El seu tipus espectral es M5; es a dir, ben vermella. La seva distància al Sol de Alfa Centauri A i B és de 4,37 anys llum, mentre que la de Pròxima Centauri és de 4,22 anys llum.
Aquest grup d’alfa centauri és un sistema triple, però molt curiós, perquè Alfa Centauri A i B giren una al voltant de l’altra, i Pròxima Centauri gira molt més enllà, al voltant de les dues primeres. Entre A i B, la distància mínima és de 11,2 UA i la distància màxima és de 36,2 UA. Aquest ball entre elles el fan cada 80 anys.
Figura 2. Òrbites de les estrelles Alfa Centauri A i B
En canvi Pròxima Centauri ara mateix està a 13.000 UA i s’aproxima com a molt a 500 UA. Sembla ser que té un període de 500.000 anys. Val a dir que encara hi ha astrònoms que no es veuen en cor d’assegurar que Pròxima Centauri formi part amb tota seguretat d’aquest sistema.
Com que parlarem d’un possible planeta al voltant d’alfa centauri, deixeu-me que us digui que hi ha estudis que diuen que no és possible que es formin planetes en sistemes estel·lars dobles relativament propers i amb òrbites excèntriques. Aquestes òrbites farien que els discs protoplanetaris es trenquessin i no podrien formar-se cossos planetaris de tamany important. Però també hi ha altres estudis que diuen exactament el contrari [el conferenciant mostra la capçalera d’un treball científic que defensa aquesta tesi].
Una cosa és que es formin planetes i una altra cosa és que, una vegada formats, puguin situar-se en òrbites estables al llarg de milers i milions d’anys. Hi ha treballs que diuen que les òrbites estables només serien possibles a una certa distància de l’estrella principal o secundaria. En el cas d’Alfa Centauri, hi ha quatre estudis independents que diuen que les òrbites estables son fins a 2 UA de Alfa Centauri A i B. Si es formés un planeta per exemple a 10 UA, la seva òrbita no seria estable i acabaria per desaparèixer.
Aquests treballs també han determinat la zona habitable al voltant de les estrelles Alfa Centauri A i B i han constatat que es situa en la zona d’estabilitat orbital al voltant d’ambdues estrelles. Això és molt important .
La zona habitable és la zona al voltant d’una estrella on, en cas d’haver-hi un planeta amb les condicions adequades, l’aigua en ell podria trobar-se en estat líquid, i per tant podria haver-hi, potser, vida. Cal però ser molt prudent. Estar en la zona habitable (mal anomenada així) no és garantia de que hi hagi vida. Únicament confirma que es compleix una de les moltes condicions necessàries per l’aparició de la vida.
La detecció d’exoplanetes
Recordem, de forma senzilla, tres dels mètodes amb els que es descobreixen exoplanetes.
El primer és el mètode de les velocitats radials. Aquest mètode consisteix en què, si tenim una estrella i un planeta, els dos giren al voltant del centre de gravetat. Així, encara que no veiem el planeta, podem detectar que l’estrella té un cert moviment, endavant i enrere. Això ho detectem a partir de l’efecte doppler de l’espectre de l’estrella.
El segon mètode és el dels trànsits. Es dóna quan un planeta passa pel davant de l’estrella i li tapa una mica de la seva llum. Podem mesurar la quantitat de llum que prové de l’estrella i si veiem que aquesta descendeix durant unes hores i torna a pujar voldrà dir que el planeta ha passat pel davant. Per confirmar-ho, la disminució ha de ser periòdica i serà el període de translació del planeta al voltant de l’estrella.
I el tercer mètode és el que s’anomena de les microlents gravitatòries. Es l’efecte de desviament que fa la gravetat sobre la llum que passa a prop d’una estrella. En el cas dels planetes el que passa és que la lluminositat augmenta molt de cop, per després disminuir per l’efecte de lent gravitacional.
La detecció d’un exoplaneta la voltant d’Alfa Centauri
L’any 2013 es va publicar un estudi realitzat per Xavier Dumusque, des de l’observatori de la Silla (Chile), segons mesures que va fer entre l’any 2008 i el 2011. L’equip d’aquest astrònom va fer 458 mesures de la velocitat radial de l’estrella Alfa Centauri B, i van arribar a la conclusió que al voltant d’aquesta estrella hi havia un planeta. Aquest planeta estaria molt a prop de l’estrella perquè tindria un període orbital de només 3,24 dies. Seria un planeta de 1,14 masses terrestres, molt semblant a la Terra en aquest aspecte però fora de la zona habitable.
Aquest fet es va publicitar molt per tractar-se del sistema estel·lar més proper. Ara bé, les mesures de les velocitats radials han de ser molt precises i són molt delicades perquè apareixen molts problemes a la hora de depurar-les: soroll del propi instrument, oscil·lació de la pròpia estrella, moviment dels grànuls fotosfèrics, rotació de l’estrella, la presència de taques i fàcules, el magnetisme de l’estrella, i sobre tot, la contaminació per la llum de l’altra estrella més brillant (Alfa Centauri A).
Un altre grup d’astrònoms d’Oxford, amb les mateixes dades en brut que van obtenir els primers astrònoms, van arribar a la conclusió de que no es podia deduir la presència de cap planeta al voltant d’Alfa Centauri B. La polèmica ja estava servida. I encara un altre grup d’astrònoms va fer noves mesures sobre les velocitats radials d’aquestes estrelles, més nombroses i més precises, i també va arribar a la conclusió que no hi havia cap planeta.
Però el senyor Dumusque no es va donar per vençut i va aconseguir involucrar el Telescopi Espacial Hubble per veure si detectava algun trànsit al voltant d’aquestes estrelles. L’any 2015 es va publicar el treball final i es va arribar a la conclusió que al voltant d’Alfa Centauri A no hi havia cap trànsit, i que en el cas d’Alfa Centauri B no es va observar cap trànsit amb el període de 3 dies. Es a dir, no es va detectar el planeta del Sr. Dumusque. Ara bé, sí que va aparèixer un possible trànsit, que podria ser real, però que no es corresponia al planeta de 3 dies de període. La veritat és que el telescopi Hubble no va dedicar-hi massa temps en aquesta tasca i les dades no són concloents. Podria tractar-se d’un planeta amb un període molt més gran que el de Dumusque, però no es coneix el període perquè només es va detectar un únic trànsit. Caldrà seguir investigant. De fet, ara mateix s’estan fent més observacions d’aquesta estrella.
Com a conclusió podem dir que al voltant d’Alfa Centauri A no s’ha detectat mai cap planeta; que al voltant d’Alfa Centauri B hi ha el dubte que s’hagi detectat un planeta; i en el cas de Pròxima Centauri s’ha deduït que no hi ha planetes, al menys que siguin més grossos que Neptú i que estiguin més a prop d’una Unitat Astronòmica de l’estrella.
Actualment també hi ha un estudi per detectar, amb el mètode de les lents gravitatòries, algun possible planeta al voltant de l’estrella Pròxima Centauri. I també hi ha un projecte per llançar en òrbita un petit telescopi (de 45 cm de diàmetre), amb un coronògraf, que serviria exclusivament per estudiar el sistema Alfa Centauri i detectar de forma directa possibles exoplanetes. Potser es llançaria l’any 2020, però no està confirmada la dotció pressupostària per construir-lo.
Viatges a Alfa Centauri
Deixeu-me que faci, com un entreteniment, un exercici hipotètic sobre la possibilitat de viatjar fins aquest sistema estel·lar més proper.
En primer lloc faré un homenatge a Valery Poliakov, que és la persona que ha estat més temps a l’espai d’una forma continuada. Concretament va estar 437 dies i 12 hores a l’estació espacial MIR. Es un record absolut, de moment.
Figura 3. Valery Poliakov
Com sabeu, estar a l’espai durant molt temps és perillós per la salut humana. El cos humà pateix molt, sobretot degut a la radiació còsmica. Per això, entre altres raons, encara no hem anat a Mart.
Fem córrer una mica la imaginació i anem a veure quins motors hauríem de tenir per poder viatjar a Alfa Centauri.
En primer lloc tenim el motor iònic, que ja s’ha provat amb el Deep Space 1, i que consumeix poc. Ara bé, amb aquest motor tardaríem 81.000 anys per arribar a Alfa Centauri (unes 2.700 generacions a dins d’aquesta nau...).
Amb les sondes més ràpides que hem fet mai, i que es propulsen gràcies a l’assistència gravitacional trigaríem una mica menys. Així, la sonda Voyager 1 trigaria 76.000 anys fins a Alfa Centauri, i Helios 2 trigaria 19.000 anys (600 generacions).
I ara us poso tecnologies que encara no tenim prou madures: el motor electromagnètic, un cert tipus d’energia nuclear de propulsió, i el motor de fusió. Aquest últim és el més esperançador ja que, segons els més optimistes, només trigaríem fins a Alfa Centauri uns 36 anys.
En la fusió nuclear s’hi està treballant en l’anomenat projecte ITER. Es tracta d’ aconseguir energia a través de la fusió termonuclear, de la mateixa manera que succeeix en el Sol i en les estrelles. Però la operativitat en un motor es cosa hipotètica.
Altres motors, de ciència ficció, serien els d’antimatèria o els de deformació de l’espai temps.
Amb tot això, actualment és molt difícil imaginar un projecte realista de viatge a les estrelles a mitjà plaç. Ens haurem de conformar, almenys de moment, amb les pel·lícules de l’Star Trek.
Per acabar, quin cel veuríem si estiguéssim a Alfa Centauri? Doncs veuríem gairebé el mateix cel, però amb les estrelles més properes desplaçades (Sirio, Altair, Proció, etc). Una nova estrella força brillant seria el Sol, prop de Cassiopeia. Proció estaria a Gemini, però el més espectacular seria la constel·lació d’Orió: Molt a prop de Betelgeuse, com una doble molt ample, hi hauria la nova alfa de l’Orió: Sirius i farien un magnífic contrast de color.