gov-civil-vilareal.ptUna serie de nuevos planetas muestra que nuestro sistema solar es muy extraño y no sabemos por qué
>Bien, esta es una noticia muy buena de hecho : Los astrónomos han publicado un nuevo catálogo de exoplanetas (planetas alienígenas que orbitan otras estrellas) detectados por la nave espacial Kepler, y el recuento ahora totaliza 2335 planetas verificados, con 1700 más esperando ser confirmados. De estos, 30 se ha confirmado que son aproximadamente del tamaño de la Tierra y orbitan en las zonas habitables de sus estrellas, ¡con 20 más esperando confirmación!
Esa es increíble . Los nuevos resultados agregan 219 nuevos candidatos a exoplanetas, 10 de los cuales son terrestres.
Ahora, esa es la noticia llamativa (que explicaré en un segundo). Pero la noticia científica más interesante es que encontraron una clara escasez de planetas en un rango de tamaño entre aproximadamente 1,5 y 2,5 veces el diámetro de la Tierra. Parece que a las estrellas les encanta hacer planetas de aproximadamente ese tamaño, luego saltan a aproximadamente 2,5 veces nuestro tamaño. ¿Por qué? ¿Y por qué no vemos planetas así en Ntra ¿sistema solar?
Bien, antes de llegar a eso, hagamos todo el asunto de ponerse al día con qué es qué.
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Kepler es un observatorio espacial diseñado para mirar un punto en el cielo que tiene alrededor de 150.000 estrellas. La idea es que si una estrella tiene planetas, y la órbita del planeta se ve de canto desde la Tierra, siempre que el planeta pase directamente frente a la estrella, veremos una caída en el brillo de la estrella. Es como un mini-eclipse, llamado tránsito .
Explico todo esto en el episodio de exoplanetas de Crash Course Astronomy :
Curso intensivo de astronomía: exoplanetasRealmente se necesita tiempo para encontrar planetas, porque hay que esperar no solo a que transite un planeta, sino a que suceda. de nuevo , y luego otra vez un tercera tiempo. Una caída puede deberse a todo tipo de problemas, como manchas estelares (como manchas solares, pero en otras estrellas) u otras estrellas en el campo de visión que influyen en los resultados de brillo. Una segunda inmersión establece lo que puede que ser el año de un exoplaneta (una inmersión, luego otra una órbita completa más tarde), pero la confianza real llega cuando se ve un tercero después del segundo con una sincronización constante (en otras palabras, otro período orbital de exoplanetas más tarde). Entonces puede estar seguro de que ha encontrado un planeta.
Con el tiempo, se han publicado catálogos con datos actuales de Kepler, y este es el octavo catálogo de este tipo. Este nuevo abarca los primeros cuatro años de la misión, y los astrónomos reprocesaron completamente todos los datos, incluido el uso de técnicas nuevas y más sofisticadas desarrolladas desde el primer lanzamiento de este tipo.
Si la órbita del planeta está frente a nosotros, no vemos ningún tránsito. Si es de borde, lo hacemos. Crédito: Greg Loughlin
Hay dos aspectos importantes de los datos. Uno es el período entre inmersiones, que le indica la longitud del año del planeta, así como su distancia a la estrella (Kepler lleva el nombre de Johannes Kepler, un astrónomo que descubrió que el período orbital de un planeta del sistema solar está matemáticamente relacionado con su distancia del Sol, y que se puede generalizar para un planeta que orbita cualquier estrella). ¡También te dice aproximadamente qué tan caliente está el planeta! Tienes que conocer la distancia, además de la temperatura y el tamaño de la estrella también; una estrella más fría como una enana roja puede tener un planeta orbitando más cerca de lo que Mercurio orbita alrededor del Sol, pero ser más frío que la Tierra.
El otro aspecto es la fracción de luz estelar bloqueada. Eso te dice el tamaño del planeta, asumiendo que conoces el tamaño de la estrella, que en la mayoría de los casos lo hacemos desde observaciones utilizando el observatorio Keck .
Al revisar todos los datos, los astrónomos encontraron 219 nuevos posibles exoplanetas (antes de la confirmación, están clasificados como candidatos). De estos, 10 no solo tienen aproximadamente el mismo tamaño que la Tierra, sino que también orbitan a la distancia correcta de su estrella anfitriona para ser templados, en lo que los astrónomos llaman la zona habitable. Es aproximadamente equivalente al rango de temperatura necesario para tener agua líquida en su superficie, como lo hacemos aquí en la buena Tierra. Eso no es lo único que se necesita para que surja la vida, pero es un buen lugar para comenzar.
Este nuevo catálogo eleva el total de planetas conocidos del tamaño de la Tierra que orbitan en la zona habitable a 30.
Eso es un lote . Sé que no parece mucho entre 150.000 estrellas, pero considere que no todos los planetas orbitan sus estrellas de canto visto desde la Tierra. La mayoría están en ángulo, por lo que extrañan sus estrellas desde nuestro punto de vista y no vemos un tránsito. Estadísticamente hablando, ¡extrañamos al menos el 99% de ellos! Así que realmente en esa porción de cielo que observa Kepler hay probablemente 3000 planetas del tamaño de la Tierra en sus zonas habitables.
Pero espera, hay más: hay cientos de miles de millones de estrellas en la galaxia. Extrapolando ingenuamente, eso significa que hay miles de millones de estos planetas en la Vía Láctea.
Miles de millones .
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¡Vaya!
Obra de arte que muestra un planeta similar a la Tierra orbitando una estrella alienígena. ¿Cuántos de estos planetas existen en la Vía Láctea? Probablemente miles de millones. Crédito: NASA / JPL-Caltech / T. Pyle
[Obra de arte que muestra un planeta del tamaño de la Tierra, incluso similar a la Tierra, orbitando una estrella alienígena. ¿Cuántos de estos planetas existen en la Vía Láctea? Crédito: NASA / JPL-Caltech / T. Pyle]
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Pero esto también significa algo más. Cuando encuentra un objeto, es difícil saber mucho sobre la clase de objetos a la que pertenece. ¡Solo tienes un ejemplo! Si encuentras un lagarto extraño en la jungla, es interesante, pero solo te muestra que existen tales lagartijas. ¿Hay más grandes? ¿Menor? ¿Cuántos hay? ¿Cómo comen, dónde viven, cómo se relacionan con otras lagartijas?
Lo mismo ocurre con los planetas. Encontrar uno es genial. ¡Los exoplanetas existen! Esa es una gran noticia.
Pero la ciencia realmente comienza cuando encontramos más. Mucho más. Miles más. Ahí es donde comienza la zoología exoplanetaria.
Y ahí es donde estamos ahora. Con miles de exoplanetas en el catálogo de Kepler, las tendencias comienzan a mostrarse. Muchos de los planetas encontrados son gigantes gaseosos como Júpiter, algunos incluso mucho más masivos. Se han encontrado muchos planetas del tamaño de la Tierra, obviamente, y muchos que son algo más pequeños que Neptuno.
Este nuevo catálogo muestra algo muy extraño, aunque : Los astrónomos encontraron muchos planetas que tienen aproximadamente el mismo tamaño que la Tierra, hasta aproximadamente 1,5 veces nuestro diámetro. Pero luego el número cae repentinamente. Una vez que llegas a planetas algo más grandes que el doble del tamaño de la Tierra, los números vuelven a aumentar. Esto se vio en los datos más antiguos, pero ahora los datos son lo suficientemente completos como para mostrar que no se trata de un problema técnico. Es estadísticamente significativo; eso es real.
Un histograma de tamaños de exoplanetas: el número de planetas encontrados (eje vertical) representado contra el tamaño del planeta (eje horizontal). Tenga en cuenta el diop entre 1 y 2 masas terrestres. Se muestran ilustraciones de dos exoplanetas para comparar. Crédito: NASA / Ames / Caltech / Universidad de Hawaii (B. J. Fulton)
Esa es muy interesante. En el extremo inferior, llamamos a esos planetas super-Tierras, y en el tamaño superior son mini-Neptuno (Neptuno es aproximadamente 4 veces más ancho que la Tierra). De hecho, ¡por número, los mini-Neptunes son el tipo de planeta más común que se encuentra en la muestra de Kepler!
Eso también es interesante. No tenemos una super-Tierra o un mini-Neptuno en nuestro propio sistema solar. Por alguna razón, los planetas más comunes de la galaxia no se encuentran alrededor de nuestro Sol .
Eso nos dice algo importante, aunque no está claro de qué se trata. Sin embargo, podemos adivinar. Los planetas se forman a partir de un disco de material que gira alrededor de una estrella joven llamada disco protoplanetario. . Los detalles son complicados, pero en general los granos pequeños se forman primero, luego crecen cuando chocan y se adhieren a otros granos. Durante millones de años, estos se hinchan hasta un kilómetro de diámetro (los llamamos planetesimales) y chocan para formar protoplanetas mucho más grandes, de unos mil kilómetros de ancho.
Dibujo que muestra la relación entre planetas. Todo desde el disco protoplanetario; algunos crecen lo suficiente como para convertirse en gigantes gaseosos, otros se quedan pequeños como la Tierra. Pero algunos pequeños crecen hasta convertirse en mini-Neptunes. Los tres grupos de planetas son distintos. Crédito: NASA / Kepler / Caltech (T. Pyle)
Estos se convierten en los núcleos de verdaderos planetas como la Tierra. Si el material se agota cuando el protoplaneta alcanza el tamaño de la Tierra, deja de crecer. Pero si todavía hay cosas por ahí, puede crecer más. Una vez que alcanza aproximadamente 1,5 veces el diámetro de la Tierra (lo que le daría más de 3 veces la masa de la Tierra*) la gravedad se vuelve lo suficientemente fuerte como para comenzar a retener gases más ligeros como el hidrógeno y el helio. Este es un momento decisivo para el joven planeta, porque hay mucho de ese gas alrededor. Puede crecer mucho más, saltando la brecha para convertirse en un mini-Neptuno (al menos; podría crecer hasta convertirse en un verdadero gigante gaseoso como Saturno o Júpiter, pero estos son mucho menos comunes que los mini-Neptuno).
Al menos, ese es el pensamiento actual. Pero si es cierto, ¿por qué no hay ninguna de estas super-Tierras o mini-Neptuno aquí, orbitando el Sol? Eso no se entiende. Abundan las hipótesis y se trata de Júpiter. A medida que crecía, Júpiter habría interactuado con el disco protoplanetario, migrando hacia el Sol a medida que extraía material del disco. Agitó el disco allí, y cualquier protoplaneta que se estuviera formando se habría estrellado entre sí, enviando escombros por los aires. Gran parte de eso fue arrojado fuera del sistema solar interior, pero lo que quedó formó los planetas que vemos ahora. Como había menos material, los planetas de segunda generación que tenemos en el sistema solar interior son más pequeños. Después de eso, las interacciones gravitacionales con Saturno hicieron que Júpiter volviera a salir, y tenemos el sistema que vemos ahora.
Eso puede ser correcto o no; ¡Los astrónomos todavía están en las primeras etapas para descubrir esto! Con solo mirar nuestro propio sistema solar, es difícil saber qué es qué. Comparar y contrastar es una manera excelente de desentrañar los misteriosos orígenes y los dolores de crecimiento de nuestro sistema local, y la buena noticia es que ahora tenemos muchos otros sistemas planetarios con los que comparar el nuestro.
Este es un recordatorio no tan suave de uno de los aspectos más maravillosos de la astronomía: cuando miramos hacia el Universo, mirando y estudiando los objetos, encontramos billones y billones de kilómetros de distancia, descubrimos que entendemos nuestro propio hogar. mejor.
Si esa fuera la única razón por la que hiciéramos ciencia, solo eso valdría la pena.
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*La masa de un planeta depende de su volumen y el volumen aumenta como el cubo del radio. Entonces, un planeta 1,5 veces más ancho que la Tierra tiene 1,5 x 1,5 x 1,5 = 3,4 la masa de la Tierra. Esta es una estimación aproximada, pero lo suficientemente cercana. El caso es que la gravedad es mucho más fuerte.
[Crédito de la imagen superior: norte ASA / JPL-Caltech ]
