Un planeta extrasolar con hipotéticas (posibles pero no probadas) lunas portadoras de agua. Crédito de la imagen: NASA / IPAC / R. Herir. Click para agrandar
Durante la última década, los astrónomos que utilizan una técnica de búsqueda de planetas que mide pequeños cambios en la velocidad de una estrella en relación con la Tierra, han descubierto más de 130 planetas extrasolares. Los primeros planetas de este tipo fueron gigantes gaseosos, la masa de Júpiter o más grande. Después de varios años, los científicos comenzaron a detectar planetas de masa de Saturno. Y en agosto pasado, anunciaron el descubrimiento de un puñado de planetas en masa de Neptuno. ¿Podrían ser súper-Tierras?
En una charla reciente en un simposio sobre planetas extrasolares, el astrónomo Alan Boss de la Carnegie Institution de Washington explicó las posibilidades.
Las técnicas de búsqueda de planetas de velocidad radial recientemente han llevado nuestra capacidad de descubrimiento por debajo del límite de masa de Saturno a lo que llamaríamos el límite del gigante de hielo.
Así que ahora podemos encontrar planetas, cerca de sus estrellas anfitrionas, con masas comparables a las de Urano y Neptuno (14 a 17 veces la masa de la Tierra).
En gran parte, esto se debe a que Michel Mayor y sus colegas tienen un nuevo espectrómetro en La Silla, que tiene una resolución espectral sin precedentes de aproximadamente 1 metro por segundo más o menos. Y creo que el grupo de Geoff Marcy y Paul Butler también está muy cerca de eso.
Sin embargo, la pregunta interesante es: ¿Qué son estas cosas? ¿Son gigantes de hielo que formaron varias UA y emigraron, o son algo más? Desafortunadamente, no sabemos exactamente cuáles son sus masas. Más importante aún, no sabemos realmente cuál es su densidad. Entonces podrían ser rocas de 15 masas terrestres, o podrían ser gigantes de hielo de 15 masas terrestres.
Lo que realmente necesitamos hacer es que la gente salga y descubra otros 7 más o menos. Tenemos 3 hasta ahora. Si tuviéramos 10 en total, tendremos suficiente para que 1 de ellos, al menos, transite su estrella y luego podamos tener una idea de cuál es su densidad.
Sin embargo, creo que hay una buena posibilidad de que estos puedan ser una nueva clase de planeta: las súper-Tierras. La razón por la que diría que es que, al menos en 2 de los sistemas donde se han encontrado, estas "Neptunas calientes" están acompañadas por un planeta de masa de Júpiter más grande con una órbita de período más largo.
Si los planetas de masa más baja son gigantes de hielo que se formaron lejos de sus estrellas, a menos que tengas un escenario altamente artificial, no te imaginarías que terminarían migrando hacia adentro, más allá de los tipos más grandes. Estos sistemas se parecen más a nuestro propio sistema solar, donde tienes a los compañeros de baja masa dentro de los gigantes gaseosos.
Los planetas en un sistema como nuestro sistema presumiblemente no sufrieron mucha migración. Por lo tanto, afirmaría que tal vez estos tipos son objetos que se formaron dentro de los gigantes gaseosos y solo migraron un poco, terminando donde podemos detectarlos con los estudios de espectroscopía de período corto.
En apoyo de esta idea, hay un trabajo teórico del George Wetherill de Carnegie de hace casi 10 años, ahora, donde había hecho algunos cálculos del proceso de acumulación de planetas rocosos. A menudo descubrió que había una gran dispersión en las masas de lo que sacaste, porque la acumulación es un proceso muy estocástico. Para los parámetros típicos que usó, al cabo de 100 millones de años más o menos, no solo obtendría objetos de 1 masa terrestre, sino también objetos de hasta 3 masas terrestres.
Bueno, en ese momento, asumió para sus cálculos una densidad superficial bastante baja a 1 UA, donde se formaban estos planetas. Teniendo en cuenta lo que sabemos ahora, si desea poder hacer un Júpiter a 5 UA utilizando el modelo de formación planetaria de acumulación de núcleo, debe aumentar la densidad en el disco protoplanetario en un factor de aproximadamente 7 sobre lo que Wetherill ficticio.
Eso se escala directamente con la masa de los planetas que esperarías encontrar como resultado. Entonces, si hiciera estos cálculos nuevamente, suponiendo que esta densidad inicial más alta, el límite superior de la masa de los planetas internos pasaría de 3 masas terrestres, que es lo que obtuvo Wetherill, hasta 21 masas terrestres. Eso está en el rango de lo que estamos estimando para estos objetos de masa de Neptuno calientes recién descubiertos.
Entonces, quizás lo que realmente estamos viendo es una nueva clase de objetos, súper-Tierras, en lugar de gigantes de hielo.
Fuente original: NASA Astrobiology
