Hemos observado una amplia gama de planetas más grandes que la Tierra (algunos se muestran en estas ilustraciones), pero tienden a caer en dos categorías de tamaño: super-Tierra o mini-Neptuno.
Crédito: NASA Ames / JPL-Caltech.
A partir de la semana pasada, el recuento de exoplanetas confirmados supera oficialmente los 4.000, y aunque hemos aprendido mucho sobre la formación de planetas a partir de esta gran cantidad de datos, también ha generado nuevas preguntas. ¿Podría la reciente detección de dos nuevos planetas intrigantes arrojar luz sobre uno de estos rompecabezas abiertos?
Explicando la brecha.
Nuestra creciente estadística de exoplanetas reveló recientemente un rasgo curioso: hay una brecha en la distribución del radio, de los planetas un poco más grande que la Tierra. Los planetas super-terrestres rocosos de hasta ~ 1.5 radios terrestres son relativamente comunes, al igual que los mini-Neptunos gaseosos en el rango de ~ 2–4 radios terrestres. Pero hemos detectado muy pocos planetas entre estos tamaños.
Los investigadores utilizando los datos del Observatorio WM Keck y de la misión Kepler de la NASA han descubierto una brecha en la distribución de tamaños de los exoplanetas pequeños , lo que indica que la mayoría de los planetas descubiertos por Kepler hasta ahora se dividen en dos clases distintas de tamaño: las tierras rocosas y súper-Tierras (similares a Kepler 452b), y los mini-Neptunos (similares a Kepler-22b). Este histograma muestra el número de planetas por cada 100 estrellas como una función del tamaño del planeta respecto al de la Tierra. Crédito: NASA / Ames / Caltech / Universidad de Hawai (BJ Fulton).
¿Cuál es la causa de este extraño déficit? Una teoría es que la radiación de alta energía emitida por las estrellas al comienzo de su vida erosiona las atmósferas de los planetas que están demasiado cerca, despojándolos de sus expansivas capas de gas y dejando atrás solo sus densos núcleos rocosos. Los planetas que se encuentran más lejos o que comienzan con una capa más gruesa pueden evitar este destino, reteniendo parte de su gas para una construcción significativamente más grande y mullida.
Analizando las causas.
Curvas de luz plegadas para HD 15337 que muestran los tránsitos de los planetas b (arriba) y c (abajo).
Crédito: Gandolfi et al. 2019.
Esta teoría puede ser difícil de probar, sin embargo, debido a la gran cantidad de variables entrelazadas. Los súper-Tierras y los mini-Neptunos que hemos observado se encuentran a distintas distancias de sus estrellas anfitrionas, pero también orbitan alrededor de diferentes tipos de estrellas con historias de radiación muy diferentes. Es difícil decir qué papel desempeñan estos diversos factores en la evolución de los planetas.
Sin embargo, un descubrimiento reciente del satélite de somdeo de tránsito de exoplanetas (TESS) puede ayudar a simplificar esta imagen. Hasta el momento, con más de 750 detecciones de candidatos a planetas, TESS se está sumando rápidamente a nuestras estadísticas de exoplanetas, y dos planetas descubiertos por TESS alrededor de HD 15337 pueden ser especialmente útiles para comprender mejor la brecha del radio.
Un par no idéntico
En una publicación dirigida por Davide Gandolfi (Universidad de Turín, Italia), un equipo de científicos analiza cuidadosamente las curvas de luz TESS para HD 15337, así como también datos espectroscópicos de archivo del Buscador de Planetas de Alta Velocidad Radial Radial. Muestran que existe evidencia de la presencia de dos planetas, HD 15337 byc, que tienen masas similares: ~ 7.5 y ~ 8.1 masas de la Tierra, respectivamente.
Pero mientras HD 15337 b parece estar cerca (período de 4.8 días), la super-Tierra rocosa con un radio de 1.6 radios terrestres y una densidad de 9.3 g / cm 3 , HD 15337 c se encuentra más lejos (período de 17.2 días) y es un mini-Neptuno esponjoso, con un radio de 2.4 radios terrestres y una densidad de 3.2 g / cm 3 .
Representación artística de la radiación de alta energía de una estrella que evapora la atmósfera de su planeta.
Crédito: Goddard SFC de la NASA.
Dado que estos dos planetas orbitan alrededor de la misma estrella, parece probable que sus diferentes radios orbitales sean los que conduzcan a sus lugares a ambos lados de la brecha del radio. Al utilizar un algoritmo de evolución atmosférica del planeta, Gandolfi y sus colaboradores muestran que las propiedades de los dos planetas pueden producirse mediante la radiación de alta energía de HD 15337 a principios de la vida útil del sistema.
A medida que nuestras estadísticas de observación para exoplanetas continúan creciendo, es emocionante ver cómo estos descubrimientos continuos pueden plantear y abordar nuevas cuestiones sobre la formación y evolución de los planetas. ¡Quién sabe qué más aprenderemos cuando las detecciones sigan acumulándose!
Fuente: AAS NOVA.
Artículo original: “Two Planets Straddling the Gap”. Susanna Kohler. 19 June 2019.
Paper: “The Transiting Multi-planet System HD15337: Two Nearly Equal-mass Planets Straddling the Radius Gap,” Davide Gandolfi et al 2019 ApJL876 L24. doi:10.3847/2041-8213/ab17d9.
Material relacionado:
Sobre la distribución de tamaños de los exoplanetas pequeños en dos categorías de tamaño y la brecha entre ellas:
Descubren una nueva rama en el árbol de la familia de los exoplanetas conocidos. Carlos Costa. Asociación de Aficionados a la Astronomía de Uruguay. 24 de Junio, 2017.
Las estrellas como el Sol presentan en su juventud poderosas fulguraciones y fuerte vientos, ambos contribuyendo al escape de las atmósferas de los exoplanetas que las orbitan. Un artículo que examina este tema y repasa la historia de los planetas terrestres, que además en el apartado “Material relacionado” contiene una selección de recursos sobre el tema es:
Científicos de la NASA encuentran la historia del Sol enterrada en la corteza de la Luna. Carlos Costa. Asociación de Aficionados a la Astronomía de Uruguay. 18 de Junio, 2019.
Sobre las estrellas enenanas rojas y los exoplanetas que las orbitan:
Un hecho notable es que los exoplanetas que orbitan a estas estrellas, lo hacen muy cerca de ellas
Un estudio demostró que debido a la gran proximidad de los exoplanetas a su estrella enana roja, sus atmósferas podrían ser arrancadas de ellos y consecuentemente también el suministro de agua en el tiempo, aún poseyendo los exoplanetas un campo magnético tan fuerte como el de la Tierra.»Las enanas rojas son de brillo más débil que nuestro Sol, pero ellas son más activas magneticamente y sus luminosidades en rayos X y UV comparadas con la luminosidad total, son mayores que las correspondientes al Sol:
Los planetas que orbitan estrellas enanas rojas, dentro de la zona habitable, enfrentan un clima espacial hostil. Carlos Costa. Asociación de Aficionados a la Astronomía de Uruguay. 25 de Nov., 2015.
Un estudio reciente analiza una potente fulguración observada en la estrella más cercana a la Tierra Próxima Centaury, que es una enana roja:
A Naked-Eye Superflare Detected from Proxima Centauri. Daniel Berke / AAS NOVA / Astrobites. May 8, 2018.
Sobre TESS:
Un artículo sobre la misión TESS, que además contiene en el apartado “Material relacionado” una selección de recursos sobre la misma asi como de los proyectos para aficionados ligados a ella y otros sobre la búsqueda de exoplanetas es:
¿Cuántos Planetas Encontrará TESS?. Carlos Costa. Asociación de Aficionados a la Astronomía de Uruguay. 6 de Mayo, 2018.
Curiosidades:
Es natural preguntarse si el Sol podría emitir en el futuro, una super fulguración que entonces causaría daños en los satélites y en la Tierra. El siguiente artículo aborda el tema
Could Earth be fried by a ‘superflare’ from the sun?. Daniel Clery. Science Magazine. March 24, 2016.
