Michel Mayor y Didier Queloz, los descubridores del primer exoplaneta que les llevó de las estrellas al Premio Nobel

Contar estrellas es casi un juego imposible. En la oscuridad, porque son demasiadas. En nuestras iluminadas ciudades, porque apenas se ve alguna. Lo que más se ve son planetas. Venús, Júpiter y hasta Saturno son los puntos más brillantes estos días en nuestros cielos. Otras veces, se observa Marte…

Para la astronomía el problema es al revés. Los instrumentos de observación catalogan millones de estrellas, pero ver planetas fuera del sistema solar no es tan sencillo. Se han detectado algo más de 4.000, desde hace tan solo 26 años. Y D+I ha tenido el raro privilegio de conversar con los dos científicos que identificaron el primero de ellos, comunicándolo en 1995 tras un largo periodo de verificación.

Por ese hallazgo, siendo profesor y alumno en la Universidad de Ginebra, los suizos Michel Mayor (79 años) y Didier Queloz (55) recibieron juntos el premio Nobel de Física en 2019, compartiéndolo con James Peebles (por sus hallazgos teóricos en cosmología física).

Mayor y Queloz, que el próximo jueves, día 14, ofrecerán sendas conferencias en la Fundación Ramón Areces alternan sus respuestas para relatar su hallazgo, que comienza hablando del dispositivo utilizado, un espectrógrafo diseñado por Michel Mayor.

El profesor explica cómo fue: "Todas estas historias comienzan hace unos 50 años, en los setenta. La velocidad de una estrella tiene que ser medida en base al desplazamiento de líneas atómicas. Y no teníamos tantos fotones. La idea era encontrar una técnica para concentrar toda la información de miles de líneas en una sola. En los 70 profundizamos con el espectrógrafo y en los 90 teníamos la segunda generación. Ahora vamos por la cuarta. Hoy es increíble el éxito de esta tecnología".

El profesor de la Universidad de Ginebra Michel Mayor y el doctorando Didier Queloz, premios Nobel de Física 2019, junto al periodista de D+I Julio Miravalls.

El sistema que desarrolló Mayor, denominado Elody, alcanzó "una precisión de 10 metros" y permitió considerar que era "suficientemente bueno para poder empezar a buscar planetas".

Mayor prosigue su relato apoyándose con un gráfico que muestra en la mano: "Como había trabajado durante muchos años con otro alumno sobre el problema de las estrellas dobles, teníamos largas series de mediciones para identificar estrellas simples. Decidimos comenzar con una muestra de 42 estrellas, con mediciones de velocidad una noche, otra noche, una semana… después de un mes… y así, sucesivamente".

"Cuando tienes una serie, si la estrella es estable, solo tienes ruido. Si hay un planeta puedes esperar algo como esto [las líneas del gráfico muestras oscilaciones]. No podemos ver el planeta sobre la estrella, que se está moviendo en tu dirección. Después, con algunos cálculos muy simples, deducimos cuál debe el período orbital del planeta".

"Con esta técnica, indirecta, porque el contraste de luminosidad entre la estrella y el planeta es tan leve que sólo se puede estimar con el cambio de velocidad de la estrella, fue con la que fuimos capaces de detectar en 1995 el primer exoplaneta".

Michel Mayor, premio Nobel de Física 2019, durante la entrevista con D+I. Foto: F. RAMÓN ARECES.

Mayor concreta que "existen muchas otras técnicas", como "la denominada Microlensing Basics", que tiene que ver con la Relatividad General, "pero la mayoría de las detecciones están basadas en espectrografía Doppler y tránsito".

Interviene Didier Queloz, que fue quien ejecutó las observaciones que condujeron al hallazgo. ¿Cómo se sintió entonces?, le preguntamos.

"Tiene que considerar que empezamos el programa sin esperar encontrar nada por la sencilla razón de que el único planeta en el que todos pensábamos era del tipo de Júpiter, cuya órbita dura más de 10 años. Hacen falta 10 años para ver un movimiento completo", explica.

"Se suponía que empezaríamos el programa sin ver nada y estaría bien. Yo estaba acabando mi doctorado y se trataba de recolectar datos que demostrarían que el espectrógrafo funcionaba perfectamente. Estábamos estrenando un nuevo tipo de equipamiento, sin experiencia anterior, así que muchas cosas podían ir mal. La idea era asegurarnos de entender la maquinaria y su rendimiento".

Entonces pensó que, desgraciadamente, algo iba mal: "Empecé con esas 42 estrellas, entre las que estaba Pegaso 51. Y en el cuarto punto, nuestras mediciones de rotación resultaron completamente raras". Pegaso 51 está a unos 50 años luz de la Tierra.

"Esperas que no haya nada. Estás rotando en la galaxia y tardas 100 años en completar una vuelta, así que no hay muchos cambios a escala humana. Pero, para mi sorpresa, las mediciones no eran iguales. Me dije, 'vale, algo ha fallado, voy a repetir las mediciones'. La ventaja del equipo que tenía el privilegio de utilizar es que, si algo iba mal, podías ver los resultados por la noche y tomar decisiones…". 

Didier Queloz, premio Nobel de Física 2019, durante la entrevista con D+I. Foto: F. RAMÓN ARECES.

Por un momento, Queloz hasta se llegó a plantear si podía estar ante un hallazgo. Su ventaja sobre otros buscadores de planetas, esencialmente estadounidenses, es que se estaban limitando a recolectar y almacenar datos, no analizándolos, "porque todo el mundo buscaba a 10 años".

"Entonces obtuve otro valor diferente. Me entró pánico y pensé que mi doctorado quedaría destrozado, porque yo había hecho el software, Elody era la pieza maestra para mi trabajo y mi doctorado dependía de esa maquinaria".

"Decidí ser obstinado y comprender lo que estaba viendo. No podía dejarlo pasar, pero temía comunicar que algo fallaba en el espectrógrafo de Michel [Mayor]. No era inteligente hacerlo. Necesitaba encontrar primero el problema. Me llevó dos meses observar y reanalizar los datos. Ya era enero de 1995. Seguía midiendo aquella estrella y era cada vez peor, el valor cambiaba cada noche".

La pesadilla obligó al estudiante a buscarle una lógica a aquel sinsentido y trató de hallarla en alguna periodicidad del fenómeno. Descubrió que sí la había, en principio, entre tres y cinco días. Pero se acababa enero y no tenía tiempo para más observaciones.

Volvió en marzo a la tarea, con muchas dudas sobre lo que tenía entre manos y la idea de que "podía ser un planeta, aunque fuera una locura. Era la única explicación". Le remitió un fax a su profesor y él "respondió amablemente, 'sí, tal vez…'".

Ahora Queloz le pasa la palabra a Mayor, para que prosiga el relato del hallazgo: "La teoría de la formación de planetas jovianos predice que el periodo orbital no puede ser menor de 10 años y teníamos un objeto con una órbita de cuatro días. Discrepaba mil veces de la teoría. Así que había motivos para ser cautos. La segunda mitad del siglo 20 estuvo llena de falsas detecciones de planetas".

Pero, hay muchos tipos diferentes de estrellas y por eso pensó que "podía ser". Profesor y alumno pasaron el siguiente mes descartando otras posibilidades físicas, mientras no podían volver a mirar la estrella, que estaba fuera de su horizonte de observación. Hasta que tuvieron oportunidad de volver a hacerlo en Polonia. Lo hicieron juntos y verificaron el periodo, la velocidad y aspecto del fenómeno, siempre iguales.

Los dos Premios Nobel de Física 2019, durante la entrevista con Julio Miravalls, periodista de D+I. Foto: F. RAMÓN ARECES.

"Entonces ya estábamos convencidos de que [un planeta] era la única explicación razonable y entonces decidimos publicarlo en Nature", concluye el emocionante relato.

Pioneros de la astrofísica

Hace 26 años utilizaban los ordenadores disponibles. ¿Cómo han cambiado las cosas, con las capacidades actuales y la inteligencia artificial?

Responde Queloz: "Le podré un ejemplo muy simple. Mi teléfono móvil de ahora es más potente que el ordenador que usaba entonces. Ahora, computar los datos cuesta un par de segundos, entonces era una hora. La potencia de computación ha cambiado totalmente el proceso".

Sin embargo, "La espectrografía utiliza los mismos fundamentos, porque la óptica no ha cambiado mucho. Hay muchos componentes que sí y hemos aprendido mucho. Tenemos la fibra óptica, que conecta el telescopio con el espectrógrafo y este es mucho más estable, para eliminar los problemas que genera la atmósfera… Elody fue una completa revolución".

Pese a eso, hace algo más de cinco años se anunció el hallazgo de una 'supertierra' orbitando Alfa Centauri, en lo que Queloz ha de confesar que "fue un error", que involucró a su departamento en la Universidad.

Ese planeta "no existe", dice. "Hay equivocaciones intrínsecas en la actividad de las estrellas. Pero eso abrió un nuevo capítulo en el programa, para la búsqueda de planetas pequeños, obligándonos a comprender mejor una estrella y el tipo de 'ruido' que produce".

Sin embargo, recupera brío para recordar que "El sistema Centauri es triple, hay tres estrellas, A, B y Próxima. ¡Y Próxima tiene un planeta, que ha sido descubierto por un equipo español [del Instituto de Astrofísica de Andalucía]!".

La siguiente fase será tratar de "extraer el espectro de su atmosfera. Ahora no sabemos exactamente cómo es ese planeta, pero la masa es pequeña, en el rango de la Tierra. Lo podremos determinar cuando tengamos el Telescopio Extremadamente Grande [ELT por sus siglas en inglés], en Chile, que tendrá 14 metros, construido por la Agencia Espacial Europea".

Un telescopio al que, por cierto, también presentó candidatura La Palma, dado que había problemas para su construcción en Chile.

El profesor de la Universidad de Ginebra Michel Mayor desarrolló el espectrógrafo y el doctorando Didier Queloz el software para analizar los datos del primer exoplaneta. Foto: F. RAMÓN ARECES.

En La Palma ya tiene también un proyecto en marcha Mayor, muy interesado en estudiar las posibilidades de que haya vida en otros lugares del Universo, a través de la identificación de planetas gaseosos o rocosos.

"En La Palma, con uno de mis colegas de Harvard, Dave Latham, decidimos usar el telescopio de 3,6 metros Galileo (TNG) para lograr las mediciones más exactas. Los estadounidenses han detectado miles de exoplanetas, con una idea de su tamaño, pero no de su masa".

En la actualidad tienen un acuerdo de utilización del telescopio, que es de propiedad italiana, de 80 noches al año.

¿Le preocupa, entonces, la erupción volcánica que está sufriendo La Palma?

"Sí, nos ha obligado a cerrar por ahora. Depende de la dirección de los vientos. Esas cosas ocurren. En Chile hemos tenido tormentas de nieve que nos han obligado a cerrar el telescopio", responde Mayor, tranquilo en cuanto a la integridad del equipamiento. El Roque de los Muchachos está apartado de la zona de la erupción.

Una última cuestión, para alguien que desea comprobar si la aparición de la vida es un desarrollo automático en el universo, cuando se dan las condiciones adecuadas. ¿No pone también un ojo en las lunas jovianas, como Europa, que parecen tener posibles muestras de vida?

"Eso no se descubrirá observando por espectroscopía. Tienes que ir allí a verlo con naves espaciales", asegura Mayor sonriendo.