EL OBSERVATORIO DE CALAR ALTO
 

El Observatorio de Calar Alto, situado en Almería, es uno de los centros de investigación astronómica más importantes de Europa. Este observatorio, fruto de la colaboración histórica entre Alemania y España, es gestionado desde 2018 por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Junta de Andalucía, reflejando el crecimiento de la ciencia local en el liderazgo de proyectos internacionales. En Calar Alto se encuentra el telescopio más grande de Europa continental, de 3.5 metros de diámetro, que, junto con otros instrumentos avanzados, permite estudiar una amplia variedad de fenómenos astronómicos.
 

El Observatorio Astronómico de Calar Alto, en Almería. Crédito: CAHA
 

EL INSTRUMENTO CARMENES

En el mundo de la astrofísica, es común que los instrumentos y proyectos reciban nombres ingeniosos o representen juegos de palabras. CARMENES es uno de esos casos. Su nombre proviene del inglés: “Calar Alto high-Resolution search for M dwarfs with Exoearths with Near-infrared and optical Échelle Spectrograph”, lo que describe su misión principal y el tipo de estrellas que observa. 

CARMENES es un espectrógrafo de alta precisión diseñado para buscar planetas templados similares a la Tierra alrededor de estrellas enanas rojas, utilizando dos bandas del espectro electromagnético: el visible y el infrarrojo cercano.
 

El instrumento CARMENES, ubicado en el telescopio de 3.5m de Calar Alto. Crédito: IAA-CSIC
 

Espectro electromagnético

La luz visible es sólo una pequeña parte del espectro electromagnético. Existen otras longitudes de onda, como el infrarrojo, que CARMENES explora para detectar exoplanetas alrededor de enanas rojas. El infrarrojo es particularmente útil para observar estas estrellas frías y poco luminosas, que emiten más radiación en esa parte del espectro.

Enanas rojas

Las enanas rojas son estrellas pequeñas y frías en comparación con el Sol, con temperaturas superficiales de entre 2.500 y 4.000 grados Kelvin, y masas que rondan de un 10% a un 60% de la masa solar. Representan la clase de estrella más abundante en nuestra galaxia y tienen vidas extremadamente largas, lo que las convierte en objetivos ideales para estudiar la formación de sistemas planetarios y la posible habitabilidad a largo plazo.

Exoplanetas

Son planetas que orbitan otras estrellas. CARMENES se especializa en la búsqueda de planetas similares a la Tierra en términos de tamaño y masa, especialmente aquellos que orbitan en la zona habitable alrededor de enanas rojas, donde podrían darse condiciones favorables para la existencia de agua líquida.

Espectroscopía

CARMENES utiliza espectroscopía de alta precisión para detectar exoplanetas a través del método Doppler. Este método permite detectar el movimiento minúsculo de una estrella causado por la presencia de un planeta en órbita, revelando su existencia de forma indirecta al observar cambios en la longitud de onda de la luz de la estrella.

Este instrumento fue concebido en 2009 y comenzó sus operaciones en enero de 2016, cuando realizó sus primeras observaciones astronómicas. Y más allá de ser un instrumento, CARMENES es el nombre del consorcio que reunió a cerca de 300 personas, científicas e ingenieras, de once instituciones de España y Alemania, quienes trabajaron en su construcción y aún hacen ciencia con los datos que genera.

HITOS CIENTÍFICOS

Desde su primera observación en 2016, CARMENES ha cumplido ya ocho años de operación, en los que ha observado casi 400 estrellas y contribuido al descubrimiento de más de 80 exoplanetas. Aunque su misión científica original estaba planificada para solo cuatro años, los extraordinarios resultados obtenidos llevaron a prolongar su vida científica, permitiendo así más descubrimientos.
 

En el período 2016-2020, CARMENES  descubrió y confirmó 6 planetas ‘tipo Júpiter’, 10 ‘Neptunos’ y 43 Tierras y supertierras. Crédito: Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
 

Uno de los logros más destacados de CARMENES fue la detección de un sistema planetario en torno a Teegarden, la vigésimo quinta estrella más cercana al Sol. Este sistema incluye tres planetas con masas similares a la de la Tierra, uno de los cuales se encuentra en la zona habitable, donde podrían darse condiciones para la existencia de agua líquida. Este descubrimiento, logrado solo con los datos de CARMENES, demostró las capacidades del instrumento para detectar planetas pequeños alrededor de estrellas frías y tenues, objetivo para el que fue específicamente diseñado.

Otro descubrimiento que ha revolucionado nuestra comprensión de los sistemas planetarios es el de dos sistemas en torno a las enanas rojas G 264-012 y Gl 393 . Estos albergan tres planetas clasificados como ‘tierras’ y ‘supertierras’ calientes, desafiando las ideas previas sobre la distribución típica de planetas en estrellas pequeñas. Al igual que el sorprendente gigante gaseoso GJ 3512 b, estos hallazgos destacan la diversidad de configuraciones planetarias y el papel crucial de CARMENES para detectar mundos que amplían los límites de las teorías actuales sobre la formación y evolución de los planetas.

Gracias al canal infrarrojo de CARMENES, se logró detectar por primera vez helio escapando de la atmósfera de un exoplaneta desde un telescopio terrestre, algo que antes solo se conseguía con el telescopio espacial Hubble. Este descubrimiento de CARMENES demostró que se pueden analizar atmósferas de exoplanetas con un nivel de detalle comparable al de instrumentos espaciales, abriendo nuevas posibilidades para estudiar estos mundos desde la Tierra.

Finalmente, al observar una gran cantidad de enanas rojas, CARMENES ha permitido comprender mejor las propiedades de estas estrellas, incluyendo sus temperaturas, composición, edades y su actividad magnética (la que produce las manchas solares y las fulguraciones en nuestro Sol). Incluso en los casos donde no se detectaron planetas, los datos recogidos han aportado información valiosa, contribuyendo al conocimiento general de este tipo de estrellas tan comunes en nuestra galaxia.
 

Ilustración de los planetas que componen el sistema TRAPPIST-1. Crédito: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, T. Pyle (IPAC)

UN FUTURO PROMETEDOR

El camino hacia nuevos descubrimientos en exoplanetas se extiende mucho más allá de los logros ya alcanzados.

Un legado científico que perdura

 Los datos acumulados por CARMENES no solo impulsan descubrimientos actuales, sino que también crean un archivo valioso para futuras generaciones de científicos, permitiendo analizar patrones y propiedades de estos mundos lejanos en contextos aún más amplios.

Colaboraciones que expanden horizontes

La colaboración entre CARMENES y observatorios como el telescopio espacial James Webb (JWST) abre nuevas posibilidades para el análisis detallado de atmósferas exoplanetarias y la búsqueda de compuestos que puedan indicar habitabilidad. Estas sinergias permiten combinar observaciones terrestres y espaciales para obtener un conocimiento más profundo sobre la diversidad y composición de los sistemas planetarios.

Un futuro lleno de sorpresas

Más allá de la detección de exoplanetas, el legado de CARMENES abre la puerta a explorar la asombrosa diversidad de sistemas planetarios y las condiciones que podrían sustentar la vida. 

Proyectos innovadores como MARCOT (“Multi Array of Combined Telescopes”), un sistema modular de telescopios que emplea tecnologías fotónicas para simular una gran apertura combinando múltiples unidades más pequeñas, ampliarán esta ciencia. Con estos podrán llevarse a cabo investigaciones más profundas de mundos alrededor de enanas ultrafrías y enanas marrones, las estrellas más pequeñas del cosmos. 

¿Cómo se forman y evolucionan estos mundos extremos? Con cada nueva observación, CARMENES y sus sucesores contribuyen no sólo a responder esta pregunta, sino también a afrontar el enigma más profundo de la humanidad: ¿estamos realmente solos en el universo?