Entre los planetas de tamaño terrestre y los gigantes de hielo como Urano y Neptuno se encuentran las supertierras y los minineptunos. En el Sistema Solar no hay mundos así, pero parece que a nivel galáctico nuestro hogar es una excepción. Nada más y nada menos que un 75% de los candidatos a exoplanetas descubiertos por Kepler son de este tipo. Ahora bien, distinguir entre supertierras y minineptunos se ha convertido en el Santo Grial de los astrónomos planetarios. ¿Cómo saber si estamos ante mundos rocosos o planetas gaseosos?
Durante la 223ª reunión de la AAS (American Astronomical Society) que se ha celebrado estos días en Washington se han presentado varios artículos que arrojan un poco de luz en este misterio. El telescopio Kepler detectaba exoplanetas mediante el método del tránsito, una técnica que sólo nos da el tamaño del objeto. Si queremos saber su masa debemos intentar observarlo mediante telescopios terrestres usando el método de la velocidad radial. Si tenemos suerte y hay más planetas cercanos en el sistema también tenemos a nuestra disposición la técnica TTV (variación en el tiempo de tránsito) para detectar y calcular la masa de los mismos. Conociendo su tamaño y su masa somos capaces de estimar la densidad de los planetas y, por tanto, su naturaleza.
Por un lado, Ji-Wei Xie de la Universidad de Toronto ha usado la técnica TTV para confirmar doce sistemas planetarios múltiples y medir la masa de treinta planetas en total, todos ellos con tamaños comprendidos entre uno y cuatro radios terrestres (o sea, supertierras o minineptunos). Por otro lado, un grupo de científicos liderado por el famoso cazaplanetas Geoffrey Marcy ha usado los telescopios Keck de Hawái para confirmar la existencia de 41 planetas de entre los candidatos de Kepler y determinar la masa de 16 de ellos. Entre ellos destacan Kepler-99b y Kepler-406b, mundos rocosos -más bien metálicos- con un tamaño un 40% superior al de la Tierra pero con una densidad equiparable a la del plomo (!). Bien, ¿y el resultado de tantos datos?
Pues algo muy curioso. La densidad de todos las supertierras parece crecer con el tamaño, algo lógico si tenemos en cuenta la compresión gravitatoria de los materiales. Pero al alcanzar un diámetro de 1,5 veces el de la Tierra más o menos, la densidad media comienza a descender drásticamente desde los casi 10 gramos por centímetro cúbico a uno o dos gramos por centímetro cúbico para planetas con un radio cuatro veces del de la Tierra. La conclusión es obvia. La mayoría de supertierras con un tamaño inferior a los 1,5 radios terrestres deben ser mundos rocosos. Por encima de ese tamaño nos encontramos con minineptunos, mundos con un núcleo rocoso del tamaño de una supertierra rodeados por densas atmósferas de hidrógeno y helio. Si este modelo es cierto, los ‘minineptunos’ serían en realidad más parecidos a supertierras gaseosas que a Urano y Neptuno (aunque vale la pena recordar que no tenemos ni idea de cómo son exactamente los interiores de los planetas exteriores). De hecho, el reciente descubrimiento de la supertierra gaseosa KOI-314c apunta en esa dirección. En resumen, a mayor tamaño de un minineptuno, más gas a su alrededor. Por supuesto, puede haber excepciones a esta recién descubierta regla, pero la tendencia que señalan los datos parece indiscutible.
¿Y qué hay de la habitabilidad de estos mundos? Se cree que muchas de las supertierras habitables pueden ser mundos océanos, es decir, planetas cubiertos por un océano global con una profundidad tan enorme que el agua se transforma en hielo VII por culpa de las altísimas presiones mucho antes de llegar al núcleo rocoso. Aunque a priori uno pudiera pensar lo contrario, parece ser que estos mundos océanos no son un buen hogar para la VTYCLC (vida-tal-y-como-la-conocemos, que siempre puede haber algún bicho alienígena que se salte nuestras reglas). Las rocas de los continentes en contacto con la atmósfera proporcionan un termostato muy fiable del que carecen los mundos océano, por lo que su clima sería menos estable. Pero esto no tiene que ser necesariamente así. En la 223ª reunión de la AAS se ha presentado un artículo de Nicolas Cowan y Dorian Abbot en el que demostraban que una supertierra con 80 veces más agua que nuestro planeta podría tener una superficie con oceános y continentes como la de la Tierra. ¿El truco? Que la mayor parte de este agua estaría en el manto, no en la superficie, y habría llegado allí por difusión a través de la corteza ayudada por el elevado campo gravitatorio de estos mundos.
Nos queda mucho, pero mucho, por aprender en esta nueva terra incognita que es la ciencia de las supertierras. Pero poco a poco aparecen patrones que nos permiten poner ciertos límites en este maravilloso y fascinante zoo planetario que estamos descubriendo.
Referencias:
- Ji-Wei Xie, Transit Timing Variation of Near-Resonance Planetary Pairs: Confirmation of 12 Multiple-Planet Systems, Astrophysical Journal Supplement Series Vol. 208, No. 2 (2013).
- Geoffrey Marcy et al., Masses, Radii, and Orbits of Small Kepler Planets: The Transition from Gaseous to Rocky Planets.
- NASA Kepler Provides Insight About Enigmatic But Ubiquitous Planets, Five New Rocky Planets.
- Water Cycling Between Ocean and Mantle: Super-Earths Need Not be Waterworlds.
- Densities and Eccentricities of 163 Kepler Planets from Transit Time Variations.
- The Mass-Radius Relation Between 63 Exoplanets Smaller than 4 Earth Radii.
¡Guau!
Cuantas expectativas que levanta algo así.
Muchas gracias, como siempre, por explicarlo tan bien.
Dios! Cómo avanza todo este tema de los planetas extrasolares!, a veces quisiera tener la máquina del tiempo de la película, sentarme en la silla avanzar 100 años y ver que se confirmó y que no… y que cosas nuevas se descubrieron!
¿porqué los homo sapiens vivimos solamente un puñado de decadas?
Nos vamos a perder tantos descubrimientos del futuro…
amigo mio… 😉
NO es cuestion de TIEMPO, si no de DINERO (financiacion) ($$)…
pero..
estamos en CRISIS…
a ver si esto se arregla pronto, para seguir avanzando a mas velocidad rumbo al FUTURO
SALUTACIONES desde Arona
¿es posible que con esa atmosfera tan densa, a cierta distacia sera posible el agua liquida? no recuerdo donde lo lei, pero lo que lei es que con una atmosfera muy densa y una estrella como el sol, el agua liquida se da asta distancias de de no recuerdo si da asta 9 o 10 ua, bueno es teoria, pero en todo caso en estos minineptunos seria muy buenos candidatos para la vida, huy pero que digo, espero ver el dia que se lanze la primera sonda para el estudio de otro sistema solar.
Un artículo sorprendente… gracias, Dani.
Gran artículo. Ya veremos cómo evoluciona todo esto en los próximos años. Quizás haya más sorpresas que den al traste con esta clasificación.
Mencionas el telescopio Kepler como si ya no fuese a poder observar más tránsitos pero, hace ya unos cuantos días, han decidido mantener la misión de cazar planetas extrasolares. Es mas limitada pero esta ahí, se denomina K2.
Un pequeño comentario lingüistico. El antónimo de mini- es maxi- y el antónimo de super- es sub-, de la misma manera que el antónimo de macho es hembra y el antónimo de masculino es femenino. Lo que quiero decir es que siendo correcto debemos elegir entre decir maxitierras y minineptunos o bien supertierras y subneptunos. De lo contrario cometemos el mismo error que cuando decimos machistas y feministas, en lugar de elegir los términos machistas y hembristas o bien masculinistas y feministas.
Pero es que «minineptuno» no quiere decir «por debajo de Neptuno» (que sería tu «subneptuno»), sino «más diminuto que Neptuno». En cambio, «supertierra» sí significa «por encima de», no «más grande que», porque muchas no son mayores en tamaño, sino que tienen más masa, o siendo mayores en en tamaño no lo son en masa. Además estos términos proceden del inglés, suelen ser bastante cuidadosos con estas cosas.
Por otro lado, «maxitierra» tendría un significado de tamaño supremo, «lo más grande entre» (igual que «minineptuno» de ínfino: son los neptunos más pequeños y no puede haberlos más), que no es tampoco lo que quiere decir «supertierra». Yo creo que eres tú el que quieres ver unos vínculos que no hay, de hecho, «minineptunos» y «supertierras» son clases completamente diferentes de planetas, y no acabo de ver que proceda tu puntualización, igual que un «supercaballo» no debe compartir nomenclatura con un «minihipopótamo».
Yo estoy con Tinguaro, no es lo mismo estar hablando de diferencias de tamaño que de masa y usar la misma nomenclatura para las dos daría lugar a confusión.
Mini-, maxi-, súper- y sub- no hacen referencia a masa ni volumen. La explicación de mortadelo es la correcta.
Muy buena puntualización y creo que tienes toda la razón del mundo… aunque me temo que es muy difícil luchar contra la evolución del lenguaje en cualquier campo. «Parece» que suena mejor decir «supertierra» (que nos invita también subjetivamente a pensar en un mundo habitable gigante a nuestra disposición) que «maxitierra» que ya es solo un planeta rocoso, pero más grande o más pesado que la tierra, sin «superpoderes», como las cosas que tienen el prefijo «super-» 😉 . En cambio sub- tiene un matiz de «inferioridad» que nunca es del todo agradable (sobre todo, si pretendemos buscar planetas que podamos habitar).
Tienes toda la razón, mortadelo. No había caído en lo incoherente de esta terminología.
super- y sub- significa por encima de y por debajo de respectivamente aunque no tiene por que compartir su naturaleza. Por ejemplo Supermán era un superhombre, realmente era un extraterrestre con cualidades superiores. Chita era cambio era un subhumano, con un cierto parecido a Tarzán pero de otra especie y con un intelecto muy inferior al de este señor criado en la selva. maxi- y mini- por contra significa de la misma naturaleza sólo que en formato mayor o menor respectivamente. Por ejemplo Pau Gasol y Dani de Vito son como nosotros solo que uno es más alto y el otro más bajito. Pau es una maxipersona y Dani es una minipersona. Si admitimos que los gigantes gaseosos son una categoría superior a los planetas telúricos la Tierra ya es un subneptuno y Neptuno ya es una supertierra. Si queremos imaginar un planeta de la misma naturaleza que la Tierra en formato mayor es una maxitierra y si queremos imaginar una bola de gas comprimido más pequeña que Neptuno es un minineptuno. No debemos traducir literalmente del Inglés y en el caso de la terminología científica podemos introducir retoques para que no se genere ninguna confusión.
Muy buen artículo, y eso que llevamos poquitos años viendo planetas… los próximos van a ser espectaculares hasta que aparezcan trazas de vida… 😀
Gran artículo. Me queda una duda tonta, que siempre tengo al leer sobre este tema.
¿Por qué son mini-neptunos y no mini-uranos?
Pues básicamente, porque en inglés Urano se pronuncia a veces como «tu ano» y todo el mundo quiere evitar esa relación que causa tantas risitas entre los adolescentes.
Vaya, lo suponía…