La humanidad se dio cuenta muy pronto de que hay estrellas en el cielo, y hay muchas. Luego, este pensamiento se complementó con el argumento de que las estrellas son similares a nuestro Sol, o que alguna vez fueron similares. Entonces quedó claro que la Tierra y otros planetas giran alrededor del Sol, y surge una pregunta razonable: "¿Por qué los planetas no pueden girar alrededor de otras estrellas?" La teoría no vio ningún problema en la posible existencia de planetas fuera del sistema solar, pero la ciencia siempre necesita hechos. Y con el tiempo, se descubrieron los hechos.
Exoplaneta
¿Qué es un exoplaneta? Todo es simplemente indignante: este es un planeta fuera del sistema solar que gira alrededor de una estrella. El término se formó a partir de la abreviatura planeta extrasolar, es decir, planeta extrasolar. Pero no se confunda: no todo lo que está fuera del sistema solar es un exoplaneta, también hay cuerpos celestes - huérfanos, los llamados planetas, que viajan por el espacio fuera de la órbita de la estrella madre.
norte
¿Qué son los exoplanetas? Ellos son muy diferentes. El telescopio espacial Kepler observó solo dos constelaciones, Cygnus y Lyru, durante 8 años, pero encontró alrededor de mil candidatos para exoplanetas. Y tenemos 88 constelaciones, y estas dos todavía tienen algo por descubrir.
Por lo tanto, hay muchos exoplanetas y son diferentes. Los métodos de detección, de los que hablaremos más adelante, no nos permiten determinar con precisión la composición, atmósfera y naturaleza de los planetas descubiertos. Qué podemos decir, ni siquiera podemos ver directamente el exoplaneta. Pero incluso a través de signos y datos indirectos, se puede hacer una clasificación.
Las dos clases principales de exoplanetas son pequeños planetas rocosos y planetas gigantes. Si aplicamos esta clasificación a nuestro sistema solar, Venus, Mercurio, Tierra y Marte irán al primero, y Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno irán al segundo.
Cada una de las clases se puede dividir en varias subclases. Analicemos los más básicos.
Video promocional:
Planeta ctónico
El planeta ctónico es un gigante gaseoso que cae rápidamente sobre la estrella madre. En el centro del gigante gaseoso hay un pequeño nucleolo denso que contiene enormes masas de materia gaseosa a su alrededor. Acercándose gradualmente a la estrella madre, el gigante gaseoso comienza a evaporar su caparazón hasta que queda un núcleo.
Representación artística del tránsito del planeta ctónico HD 209458b frente a su estrella. Agencia Espacial Europea, Alfred Vidal-Madjar (Institut d'Astrophysique de Paris, CNRS, Francia) y NASA / wikimedia.org (CC BY 4.0)
Super-tierra
El principal y único criterio por el cual un planeta puede clasificarse como una super-Tierra es su masa. Estos planetas suelen ser varias veces más pesados que la Tierra, pero al mismo tiempo son mucho más pequeños que el gigante gaseoso. En contraste con los planetas ctónicos, se descubrieron muchos de estos cuerpos celestes, y en 2007 los astrónomos encontraron la super-tierra Gliese 581-c en la zona habitable.
Gliese 581c Tyrogthekreeper / wikimedia.org (CC BY-SA 3.0)
Júpiter caliente
El nombre del planeta conocido está escrito con una letra minúscula no por error, Júpiter caliente no es un planeta específico, sino una clase planetaria completa. A diferencia de nuestro gigante gaseoso, los Júpiter calientes se encuentran casi cerca de la estrella madre, que calienta su atmósfera a 1500 K. Debido a una serie de características, en particular, su gran tamaño, se han descubierto muchos Júpiter calientes.
Júpiter frío
Es a esta clase a la que pertenecen los Júpiter y Saturno originales: el Júpiter frío se encuentra a tal distancia de la estrella que recibe la mayor parte de su calor de procesos internos y no de radiación.
Gigante de hielo
También tenemos tales planetas en nuestro sistema: Urano y Neptuno son representantes típicos de gigantes de hielo, planetas con un gran tamaño y distancia de su estrella nativa. Debido al hecho de que los rayos calientan débilmente tales planetas, casi toda su superficie está unida por hielo, no solo hielo de agua, sino también hielo de metano y sulfuro de hidrógeno.
Imagen de la Voyager 2 de Neptuno en agosto de 1989. NASA / wikimedia.org (CC0 1.0)
La lista de especies de exoplanetas puede continuar durante mucho tiempo. Hay océanos, planetas, planetas de carbono, neptuno frío y caliente, y mucho, mucho más. Pero hablaremos de cómo se descubren.
Métodos para detectar exoplanetas
Hagamos un experimento sencillo. De alguna manera, en una cálida noche de verano, preferiblemente en el sur, cerca del ecuador, levante la mirada hacia el cielo nocturno. ¿Qué vas a ver? Así es, miríadas de estrellas. Diferentes estrellas: brillantes y no muy brillantes, solitarias y en constelaciones. Pero prácticamente todos, a excepción de Mercurio, Júpiter, la Luna y quizás Marte, serán estrellas.
Lo mismo ocurre con los telescopios gigantes en los observatorios. Las estrellas, debido a su tamaño y radiación, obstruyen casi por completo todo el espacio observable del espacio, y los planetas que brillan con una luz reflejada muy débil simplemente no son visibles contra su fondo. Entonces, si hay en algún lugar una civilización de nuestro nivel de desarrollo, lo más probable es que adivine la presencia de Júpiter y Saturno cerca del Sol, pero no más.
Pero se encuentran exoplanetas, y de manera muy confiable. Tenemos varias formas de hacer esto.
El más prolífico es el método de fotometría de tránsito o tránsito. El hecho es que cada estrella tiene un indicador como la luminosidad. A grandes rasgos, la luminosidad es toda la luz que emite una estrella por unidad de tiempo. Pero si algún cuerpo celeste pasa entre el telescopio del observador y la estrella, entonces en el momento del paso la luminosidad disminuye. Y si este proceso se repite periódicamente, significa que el planeta gira alrededor de la estrella. Hay pros y contras de este método. La principal ventaja es la capacidad de determinar el tamaño de un exoplaneta. Menos: para determinar con precisión la presencia de un planeta con un período orbital largo, por ejemplo, como Júpiter (12 años), tendrá que observar la estrella durante mucho tiempo.
norte
Método Doppler. Nombrado en honor al matemático austriaco Christian Doppler, el método mide el desplazamiento espectral de una estrella bajo la influencia de un planeta. Las leyes de la gravedad funcionan en ambas direcciones, incluso para nosotros, por lo que no solo nos atrae la Tierra, sino también la Tierra. Asimismo, en un par de planeta - estrella. La rotación del exoplaneta masivo cambia la velocidad radial radial de la estrella madre, y los instrumentos muestran cómo el planeta se balancea en la región roja del espectro y luego en la violeta. El método Doppler permite, junto con el de tránsito, determinar la densidad del planeta, pero nuevamente, solo si es lo suficientemente grande.
Microlente gravitacional. Este método está ligado a la presencia de otra estrella entre el telescopio del astrónomo y la estrella observada, que actúa como una lente gravitacional. Pero si la estrella de la lente tiene su propio planeta, entonces la luz de la estrella observada estará característicamente distorsionada.
Y finalmente, el exoplaneta se puede ver fácilmente. Los planetas mismos son fuentes de luz muy débiles, por lo que es muy difícil detectar cuerpos celestes terrestres utilizando este método. Los objetos más probables a detectar son gigantes más grandes que Júpiter, que están lo suficientemente lejos de la estrella como para emitir rayos infrarrojos por sí mismos.
Hasta 2014, el método Doppler, o el método de velocidad radial, y el método de tránsito compartían el liderazgo en el número de exoplanetas descubiertos. En 2014, gracias al buque insignia de la búsqueda de exoplanetas, el telescopio Kepler, el método de tránsito avanzó mucho.
Un dato interesante: la información obtenida por Kepler es tan extensa que está disponible gratuitamente para que todos la estudien. Así, el proyecto Planet Hunters ya ha ayudado a descubrir tres exoplanetas.
La posibilidad de vida y las perspectivas de colonización
Naturalmente, la gente común está menos interesada en los neptunos calientes y los métodos para detectar exoplanetas. El principal interés del público es la posibilidad de vida y colonización de cuerpos celestes distantes.
Forplayday / bigstock.com
En total, se descubrieron 3.614 exoplanetas en junio de 2017. De estos, se parecen a la Tierra: 216. Hay muchos para elegir. Pero la supuesta colonización y la posibilidad de existencia de vida están limitadas por una serie de parámetros.
Zona habitable
Acostumbrados a medir todo por sí mismos, los astrónomos terrestres han derivado el concepto de zona habitable. La esencia del concepto es que cada estrella debe tener una determinada zona en la que los planetas pueden ser habitados.
La principal condición de la zona habitable es la existencia de agua líquida. Por lo tanto, el planeta debe estar lo suficientemente cerca de la estrella para que el agua no se congele, y lo suficientemente lejos para que no se evapore. Para calcular el centro de la zona habitable, incluso se derivó una ecuación que parece dAU = √Lstar / Lsun, donde d es el radio promedio de la zona habitable, Lstar es la luminosidad de la estrella y Lsun es la luminosidad del Sol.
Hay 52 planetas en la lista de exoplanetas habitables, según la Universidad de Puerto Rico. Uno de ellos es la mini-tierra TRAPPIST - 1d, 21 planetas comparables a la Tierra y 30 super-tierras.
Los criterios principales son la composición del planeta, la temperatura de la superficie, el tamaño y la atmósfera. Los planetas se evalúan según el grado de similitud con la Tierra, e incluso se ha derivado un criterio numérico especial, que consta de todo lo anterior. Si un planeta está ganando de 0,8 a 1 en el índice de similitud de la Tierra, entonces se puede ingresar con seguridad en la lista de colonias potenciales. ¡Así que hagan su elección, señores colonos!
Kepler-438b
Fue el poseedor del récord de similitud con la Tierra hasta 2016. Su ESI (índice de similitud terrestre) es 0,88. El planeta en sí está ubicado a 470 años luz de la Tierra en la constelación de Lyra, y la estrella madre de Kepler-438b tiene solo la mitad del tamaño del Sol. El planeta en sí está ubicado en la zona habitable de la estrella, en tamaño supera a la Tierra en un 12%.
Proxima Centauri b
La estrella de este planeta es Proxima Centauri, la más cercana al Sol. El planeta en sí, como la luminaria, se encuentra a 4,22 años luz de nosotros. Según el índice de similitud, Proxima Centauri está ganando 0,85 y se mantiene con confianza en la cima.
TRAPPIST-1 d
Por el momento, el planeta TRAPPIST, descubierto por el telescopio, es el más parecido a nuestra Tierra natal. También es la tercera de su estrella madre, ligeramente inferior a la Tierra en tamaño y muy similar en composición. La temperatura superficial estimada es de +15 grados Celsius.
Desafortunadamente, la disponibilidad de planetas adecuados para la colonización está lejos de ser la barrera más importante en el camino del asentamiento humano del Universo. Incluso hasta Proxima Centauri b, con las tecnologías actuales, los colonos potenciales tienen un tiempo de vuelo muy, muy largo. Y hasta que aprendamos a cubrir con eficacia distancias de al menos 10 años luz, es demasiado pronto para hablar de la conquista de exoplanetas.
Todavía hay muchas variaciones de exoplanetas. Pero los mayores descubrimientos están por venir: ya se están preparando ambiciosos proyectos internacionales en la Tierra para crear telescopios gigantes y observatorios espaciales que podrán ver lo que no podemos encontrar ahora. Pero todavía no he mencionado que los exoplanetas tengan satélites.
