Por Luis Cuesta* y Mar Gulis (CSIC)

Si miramos al cielo con atención mañana por la tarde-noche podremos observar un sutil eclipse de luna desde la mayor parte de España. Parte de nuestro satélite se teñirá de rojo y se oscurecerá, sin dejar de verse por completo, al bloquear la Tierra los rayos de Sol que llegan a la Luna. Es lo que se conoce como un eclipse penumbral parcial, que se produce cuando los tres cuerpos se alinean de forma que una parte de la Luna entra en el cono de penumbra creado por la Tierra.

Eclipse total de luna visto desde el Observatorio de Calar Alto (Almería). / Juan Pedro Gómez Sánchez.

Aprovechamos la ocasión para hablaros de eclipses, tránsitos y ocultaciones; fenómenos que se producen cuando los cuerpos astronómicos se encuentran alineados. Es la diferencia en el tamaño aparente de los cuerpos lo que hace que se dé uno de ellos y no los otros.

Se habla de eclipse cuando el tamaño de los cuerpos es similar. Así, en los eclipses de Sol los tamaños aparentes de nuestra estrella y nuestro satélite son casi iguales, por lo que la Luna tapa completamente al Sol. A veces, los cambios en las distancias relativas, debidos a que las órbitas no son exactamente circulares, producen eclipses anulares, en los que la Luna no tapa completamente el disco solar.

La ocultación ocurre cuando el cuerpo más cercano, el que pasa por delante y produce la ocultación, es mucho más grande que el más lejano, el ocultado. El cuerpo ocultado desaparece completamente durante un tiempo hasta que vuelve a aparecer al otro lado del ocultador. Es lo que pasa, por ejemplo, cuando los planetas del sistema solar pasan por detrás del Sol.

Tránsito de Venus visto desde Cartagena. / Juan Pedro Gómez Sánchez.

Por el contrario, un tránsito se da cuando el cuerpo más cercano, el que pasa por delante, es mucho más pequeño que el más lejano, el transitado. Durante el tránsito, el cuerpo pequeño no tapa completamente al grande, sólo oculta parte de su luz en la zona del tránsito. Sólo los planetas interiores, como Mercurio y Venus, pueden producir tránsitos sobre el Sol. En promedio, se producen 13 tránsitos cada 100 años en el caso de Mercurio –el próximo será en noviembre 2019– y cada 1000 años en el caso de Venus –habrá que esperar a 2117 para ver el siguiente–.

¿Por qué hay tan pocos eclipses de Sol si la Luna pasa por delante de él cada 28 días?

Un dato importante es que no basta con que los cuerpos estén en conjunción (es decir, que se encuentren en la misma posición proyectada sobre el plano de su órbita) para que se produzca uno de estos fenómenos: los cuerpos, además, deben estar debidamente alineados. Eso explica que no tengamos un eclipse de Sol y otro de Luna más o menos cada 28 días, cada vez que la Luna pasa por delante del Sol (luna nueva) o detrás de la Tierra (luna llena). Los eclipses son eventos poco frecuentes porque la órbita de la Luna está inclinada un poco más de 5 grados con respecto al plano de rotación de la Tierra, de forma que la mayoría de las veces que los astros están en conjunción no se alinean de forma necesaria para que ocurran estos fenómenos.

De igual manera, no siempre que Marte está en conjunción con el Sol se produce una ocultación (Marte pasa por detrás del Sol) porque su órbita tiene una ligera inclinación de casi 2 grados con respecto a la eclíptica. Tampoco en el caso de Mercurio, con 7 grados de inclinación de su órbita, ocurre un tránsito o una ocultación cada vez que se produce una conjunción con el Sol.

Ejemplos de posibles conjunciones de Mercurio. En el caso A) no se produce tránsito, en el caso B), sí porque están además alineados. / Luis Cuesta.

Los tránsitos, claves en la ‘caza’ de exoplanetas

Los tres eventos que hemos visto han servido a lo largo de la historia para determinar parámetros fundamentales en astronomía. Por ejemplo, los tránsitos sirvieron para obtener la primera medida bastante aproximada de la distancia entre la Tierra y el Sol, parámetro en el que se basan todas las medidas de distancia al resto de objetos en el universo. Las ocultaciones, por su parte, han servido para determinar la forma, posibles satélites e incluso la atmósfera de varios planetas menores del Sistema Solar, como Plutón. En estos casos, lo que se ha observado es la ocultación de estrellas por estos cuerpos.

Eclipse anular de sol de visto cerca del
horizonte. / Juan Pedro Gómez Sánchez.

Hasta ahora hemos hablado sobre todo de eventos dentro de nuestro Sistema Solar pero los tránsitos, ocultaciones y eclipses también se producen en estrellas lejanas. Las estrellas dobles eclipsantes son un buen ejemplo y han servido para detectar los primeros agujeros negros. Pero por lo que destacan sobre todo los tránsitos es por su importancia en la búsqueda de vida en el Universo más allá de la Tierra. En los últimos años han sido la herramienta que ha permitido detectar la mayor parte de los exoplanetas que conocemos.

El efecto es similar al que se da en los tránsitos de Mercurio o Venus por delante del Sol: el exoplaneta, mucho más pequeño que su estrella, no la oculta completamente y únicamente produce una ligera disminución en la luz observada cuando pasa por delante. A partir de esta variación periódica del brillo se puede determinar la órbita del astro y su tamaño. En algunos casos, cuando ha sido posible observar también el tránsito secundario (cuando el exoplaneta pasa por detrás de la estrella), se ha podido estimar además la masa del exoplaneta y su temperatura. Además, en ciertos casos, se ha podido evidenciar la presencia de una atmósfera alrededor del exoplaneta estudiando la luz de la estrella que la atraviesa (algo parecido a lo que sucede con la luz que tiñe de rojo nuestro satélite durante un eclipse de luna).

Curva de luz de la estrella WASP-3 durante el tránsito de su exoplaneta. / Luis Cuesta.

Gracias a esta técnica ya se han encontrado varios planetas muy parecidos a la Tierra en tamaño, aunque todavía no con condiciones adecuadas para la vida tal y como se da en la Tierra. La ventaja del estudio de estos tránsitos es que se reproducen en cada paso del exoplaneta y permiten mejorar los resultados repitiendo sistemáticamente las observaciones. Pero, además, es seguro que el avance de las técnicas de observación nos llevará a encontrar gemelos de la Tierra con condiciones propicias para la vida. Determinar realmente su existencia en esos exoplanetas es otra cuestión pues aún no se ha dado con un identificador inequívoco de vida; es otro camino por recorrer en astrobiología.

* Luis Cuesta es astrofísico y se dedica a la promoción y divulgación de la ciencia.