Hasta hace muy poco, pensábamos que nuestro sistema solar es el prototipo, junto con el cual deberían construirse otros sistemas planetarios. Pensamos que había dos clases de planetas: mundos sólidos, que encontramos agrupados en las regiones interiores, y gigantes gaseosos que están más lejos. A partir de la década de 1990, comenzamos a detectar planetas cerca de otras estrellas y luego descubrimos que nuestro sistema solar no es del todo normal. En un nuevo artículo que fue aceptado para su publicación esta semana, dos astrofísicos de la Universidad de Columbia intentaron averiguar por qué.
Resulta que tener pequeños planetas sólidos en el sistema solar interior y grandes gigantes gaseosos en el exterior no es del todo normal. Los gigantes gaseosos y los planetas rocosos se pueden encontrar en todas partes, y los planetas grandes tienen exactamente las mismas posibilidades de estar más cerca de su estrella que los pequeños. Los planetas que hemos encontrado han demostrado que nada impide que los gigantes gaseosos se conviertan en "Júpiter calientes", incluso más, lo hacen con bastante frecuencia. La segunda sorpresa es aún más sorprendente y vale la pena el trabajo pionero del observatorio espacial Kepler de la NASA. Aunque los mundos sólidos del tamaño de la Tierra, tanto más grandes como más pequeños, son tan comunes como los mundos del tamaño de Neptuno y Júpiter, existe una tercera clase de planetas, el más común de todos. Entre los tamaños de la Tierra y Neptuno, hay una opción que pasamos por alto: una super-tierra (o mini-neptuno). Y resultó que la super-Tierra es más grande que cualquier otro planeta.
La primera pregunta que nos surgió: ¿por qué esta clase de mundos asombrosos está tan densamente poblada? Pero a medida que nuestros modelos de formaciones planetarias cerca de las estrellas mejoraron, comenzamos a ver que, junto con los planetas supervivientes, apareció una distribución uniforme. Los mundos que eran demasiado poco masivos, por regla general, fueron absorbidos, arrojados o arrojados al Sol por otros cuerpos. A medida que aumentaba la masa del planeta, también aumentaba la probabilidad de su supervivencia. Cuanto más masivo sea el mundo, preferiblemente tres veces más masivo que la Tierra, es más probable que su atracción gravitacional lo envuelva en hidrógeno y helio. Estos mundos de masa intermedia deberían estar en algún lugar entre los planetas rocosos y los gigantes gaseosos. Pero si buscas mundos cada vez más masivos, verás que hay cada vez menos. El universo no genera una cantidad excesiva de mundos masivos simplemente porque tiene materias primas. Se necesitarían 317 de nuestros planetas para formar Júpiter solo.
A medida que mejoraba nuestra comprensión de la educación planetaria, comenzamos a tener preguntas importantes. Si las supertierras fueran el tipo más común de mundos, entonces, ¿qué tiene de especial el sistema solar que no tenemos una sola supertierra? Las opciones son interesantes pero decepcionantes:
norte
- Se formaron super-Tierras jóvenes, pero no sobrevivieron, pueden haber sido expulsadas junto con la migración de planetas gigantes.
- Todo el sistema solar interior se formó antes de que Júpiter se moviera hacia afuera, y los mundos sólidos resultaron ser pequeños, porque se formaron tarde, cuando todo el material ya se había gastado.
- Nuestros gigantes gaseosos masivos y el Sol se apoderaron del primer material de formación de planetas, sin dejar ninguna posibilidad para la super-tierra.
Sin embargo, utilizando los últimos avances en predicción probabilística, los científicos Jinjin Chen y David Kipping propusieron una explicación nueva, interesante y completa. Quizás estábamos muy equivocados.
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En la mayoría de los casos, cuando observamos planetas, conocíamos la masa o el radio, pero no ambos parámetros al mismo tiempo. Pero sin conocer un parámetro, es imposible entender con qué tipo de mundo estamos lidiando, con un sólido como la Tierra o con un gaseoso como Neptuno. Imagínese dos mundos completamente diferentes, cada uno de los cuales es tres veces más masivo que la Tierra: uno tiene un núcleo sólido de 2,8 masas terrestres con una capa delgada de gas a su alrededor, y el otro tiene un núcleo sólido de 1,5 masas terrestres y la misma cantidad de gas en la atmósfera. El primer planeta será similar a la Tierra, pero en realidad es una súper-Tierra: más grande, más masiva y con una atmósfera más delgada. El segundo planeta será más parecido a un mini-neptuno: 10.000 kilómetros de "atmósfera" sobre una superficie sólida en todas direcciones, y la presión sobre la superficie aplastará instantáneamente cualquier vida que conozcamos.
Los hallazgos de Chen y Kipping nos permiten trazar con precisión la línea entre las súper Tierras y la mini Neptuno. Presentaron un esquema de clasificación que supera con creces nuestras estimaciones previas. Su variante:
- Es probable que cualquier mundo que pese menos de 2,0 ± 0,6 Tierra sea sólido.
- Cualquier mundo entre 2.0 y 130 masas terrestres será como Neptuno.
- Cualquier cosa más masiva que el 8% de nuestro Sol será una estrella.
- Eso es todo. Otra clasificación, según los astrofísicos, sería una completa tontería.
También nos dice que la mayoría de los mundos que llamamos "super-tierras" en realidad están ubicados en el extremo de baja masa de mundos similares a Neptuno, lo que confirma una sospecha de larga data. Para los planetas encontrados por el método de tránsito, un mundo sólido con una masa de 2.0 Tierras será aproximadamente un 25% más grande en radio que la Tierra; si hay más, es casi seguro que será un mundo similar a Neptuno con una capa masiva de hidrógeno y helio.
¿Y sabes por qué no hay super-Tierras en nuestro sistema solar? Porque con masas del 50% y 40% de este umbral de tránsito, respectivamente, la Tierra y Venus son exactamente las súper-Tierras que buscamos: planetas sólidos con una gran masa. La próxima "clase" de planetas serán mundos parecidos a Neptuno, y tenemos tres de ellos.
"Un gran número de planetas descubiertos con una masa de 2 a 10 Tierras se cita a menudo como evidencia de que las super-Tierras son muy comunes y nuestro sistema solar resulta ser inusual", escriben los autores. “Sin embargo, si la frontera entre los mundos terrestre y neptuniano se desplaza a 2 masas terrestres, el sistema solar ya no será inusual. Según nuestra definición, sólo tres de los ocho planetas del sistema solar son mundos neptunianos, que son el tipo más común de planetas alrededor de otras estrellas de tipo solar ".
En otras palabras, es cierto que no hay planetas en nuestro sistema solar entre dos y diez masas terrestres, y esto en sí mismo es raro. Pero esta no es la mejor forma de clasificar los planetas; son solo parte de la gama de mundos neptunianos, y tenemos tres de ellos. Resulta que estábamos completamente equivocados sobre el problema de las super-tierras perdidas. Si lo consideramos correctamente, habrá dos conclusiones interesantes: lo que llamamos super-Tierras no se parece en nada a la Tierra, y no hay problema, porque nada ha desaparecido en nuestro sistema solar.
ILYA KHEL
