La herencia final de Kepler: 2.335 planetas y el misterio de la brecha entre supertierras y minineptunos

El 19 de junio el equipo del telescopio espacial Kepler publicó el octavo y último catálogo de exoplanetas descubiertos a partir de los datos recogidos durante sus primeros tres años y medio de vida. ¿El resultado? Pues que gracias a Kepler hemos descubierto 2.335 planetas, a los que hay que añadir nada más y nada menos que 4.034 candidatos a exoplanetas. Esta última modificación del catálogo ha sido mínima, ya que solamente se han añadido 219 nuevos candidatos usando un nuevo y refinado análisis estadístico de los datos. En cualquier caso estamos ante la herencia final de una de las misiones más fascinantes de las últimas décadas.

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Los 4.034 planetas y candidatos a planetas descubiertos por Kepler durante su misión primaria ordenados según su periodo y tamaño. En amarillo los nuevos candidatos (NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel).

En mayo de 2013 el telescopio Kepler finalizó abruptamente su misión primaria al fallar el tercer volante de inercia. Desde entonces Kepler ha seguido buscando planetas extrasolares en la misión extendida K2, pero ya no puede apuntar a la misma región del cielo y su sensibilidad para detectar los planetas de menor tamaño se ha visto seriamente reducida. Sea como sea, durante el transcurso de su misión Kepler ha detectado unos cincuenta planetas de tamaño terrestre situados en la zona habitable de su estrella, de los cuales se ha confirmado la existencia de aproximadamente treinta (previamente conocíamos la existencia de veinte).

Los mundos potencialmente habitables descubiertos por Kepler.  En amarillo los nuevos candidatos (NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel)
Los mundos potencialmente habitables descubiertos por Kepler.En amarillo los nuevos candidatos (NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel).

Son cifras asombrosas, sin duda. Sobre todo si pensamos que cuando Kepler fue lanzado en 2009 no se conocía ningún exoplaneta de tamaño terrestre en la zona habitable de otra estrella. Pero el objetivo principal del telescopio espacial no era el descubrimiento de planetas concretos, sino elaborar una estadística de la frecuencia de los distintos tipos de mundos. Es decir, ¿cómo de frecuentes son los planetas de tamaño gigante?¿Y, especialmente, los de tamaño terrestre? Kepler ha respondido con éxito a estas cuestiones, aunque los resultados han sorprendido a más de uno.

Planetas con un periodo superior a 100 días descubiertos por Kepler (NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel)
Planetas con un periodo superior a 100 días descubiertos por Kepler (NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel).

Ahora sabemos que la Galaxia está repleta de dos tipos de mundos que no existen en nuestro sistema solar —con permiso del hipotético Noveno Planeta—: supertierras y minineptunos. O sea, planetas con un tamaño comprendido entre el de la Tierra y Neptuno. Aunque su tamaño es parecido, son mundos muy diferentes. Los primeros son planetas con superficies sólidas, mientras que los segundos poseen gruesas atmósferas de hidrógeno y helio a su alrededor de tal forma que son más parecidos a los gigantes de hielo como Urano y Neptuno que a la Tierra. El límite entre las dos clases de planetas no está nada claro y es objeto de encendidos debates dentro de la comunidad científica, aunque se supone que la frontera está alrededor de los dos radios terrestres. Por supuesto, no se trata de una barrera infranqueable. Es posible que existan supertierras con superficie sólida por encima de este valor y, al contrario, minineptunos por debajo de este tamaño, pero recuerda que el fin último de Kepler es elaborar un estudio estadístico sobre las poblaciones planetarias en general, no sobre casos aislados.

Y, precisamente, el último catálogo de Kepler consolida el misterio alrededor de estas dos clases de planetas medianos. Efectivamente, Kepler ha confirmado la escasez —que no ausencia— de planetas con un tamaño comprendido entre los 1,75 radios terrestres y los 2 radios terrestres. Por debajo de 1,75 radios terrestres tenemos supertierras (la mayoría de las cuales tiene un tamaño de 1,3 radios terrestres), mientras que por encima encontramos minineptunos (abundan aquellos con un tamaño de 2,4 radios terrestres). Estudios previos apuntaban a esta separación, pero ahora podemos confirmar que es real. ¿Pero a qué se debe esta brecha? No tenemos ni idea. Obviamente es de suponer que existe algún mecanismo que permite que a partir de dos radios terrestres se favorezca la captura de hidrógeno y helio durante la formación planetaria, aumentando así el tamaño del planeta. Esto explicaría la gran separación entre supertierras y minineptunos. El problema desde el punto de vista teórico es que la diferencia en masa de un mundo con 1,75 radios terrestres y otro con 2 es mínima para justificar esta división tan dramática.

Frecuencia de planetas en función de su tamaño.  Se observa la escasez de mundos entre 1,75 y 2 radios terrestres (NASA/Ames Research Center/CalTech/University of Hawaii/B.J. Fulton).
Frecuencia de planetas en función de su tamaño.Se observa la escasez de mundos entre 1,75 y 2 radios terrestres (NASA/Ames Research Center/CalTech/University of Hawaii/B.J. Fulton).

Desde el punto de vista de la habitabilidad los resultados son muy interesantes porque nos permiten discriminar mejor entre los posibles planetas potencialmente habitables. Hasta ahora a los exoplanetas con un tamaño de unos dos radios terrestres se les consideraba candidatos a tener agua líquida en su superficie de forma estable —la condición de habitabilidad— al no estar muy claro el límite entre supertierras y minineptunos. Pero los datos de Kepler demuestran que esta división no es imaginaria —una vez más es preciso subrayar que puede haber excepciones— y, que por lo tanto, podemos afirmar con bastante seguridad que planetas como Kepler-22b no son habitables, ya que probablemente sean minineptunos.

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Los resultados anteriores con los errores (Fulton et al.)

Los resultados son concluyentes dentro del margen de error de los datos de Kepler (que no es pequeño), pero hay que matizar que han sido extraídos a partir de una muestra de planetas con un periodo orbital inferior a cien días. Habrá que esperar al futuro para saber si se puede extrapolar esta misteriosa brecha exoplanetas con periodos mayores.

El legado de Kepler es asombroso. En los próximos años nos maravillaremos con los datos proporcionados por TESS, PLATO y otros telescopios espaciales y terrestres, pero Kepler pasará a la historia por haber sido el primer instrumento que nos descubrió la maravillosa diversidad de los sistemas planetarios de la Vía Láctea.

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La diversidad de los planetas de Kepler (NASA/Ames Research Center).

Referencias:

  • https://arxiv.org/pdf/1703.10375.pdf
  • https://www.nasa.gov/press-release/nasa-releases-kepler-survey-catalog-with-hundreds-of-new-planet-candidates/

41 Comentarios

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JxJx

tienes razón:
hasta ahora todo indica que no tenemos ningún indicio, ni directo, ni siquiera indirecto, de la posible existencia de un noveno planeta. Eso no significa que no exista, ¡nadie ha dicho eso!, pero “Outer Solar System Origins Survey” (OSSOS) ha demostrado que las supuestas resonancias orbitales observadas por el famoso Mike Brown y Konstantin Batygin a principios de 2016 y que genero una ‘bomba mediática’ en los medios son ficticias. Los resultados tienen un sesgo en la información utilizada y ene le análisis.
OSSOS ha descubierto mas de 800 objetos transeptunianos (TNO’s) , los cuales al incorporarlos en el análisis deberían presentar las mismas resonancias orbitales, y eso non sucede, solo tomando algunos cuerpos nuevos representativos de estos TNO’s y de inmediato “tumba” la investigación presentada por Mike Brown y Konstantin Batygin a principios de 2016: ellos solo seleccionaron los TNO’s que se ajustaban a su investigación desechando otros que no se ajustaban. Eso evidentemente es sesgo estadístico y en las simulaciones.
Y repito con esta noticia no se esta diciendo que no exista el noveno planeta, que pueden ser varios, sino que hay que seguir buscando.

Gabriel DomínguezGabriel Domínguez

OSSOS ha descubierto 8 TNOs que deberían mostrar la misma supuesta resonancia que los 8 TNOs de Brown y, sin embargo, no es así. Esto refuta la hipótesis de una resonancia debido a la presencia de una supertierra, PERO NO EXPLICA la coincidencia de los elementos orbitales de esos TNOs, que no puede atribuirse tampoco al azar.

NoelNoel

Una pregunta… ese triángulo gris llamado FRONTIER… ¿qué significa exactamente? Además de “frontera”, jajajaja. ¿Quiere decir que en esa región de la estadística NO hay planetas? ¿O que Kepler no ha encontrado ninguno ahí?

pochimaxpochimax

Creo que es más bien la zona del diagrama en la que Kepler no es capaz de detectar planetas por ser una combinación entre largos periodos (pocos datos) y pequeños tamaños (solo detectables si hay muchos eventos de tránsito).

Imagino que de ahí lo de Frontier… la próxima frontera de exploración…

JxJx

Si el cuerpo es demasiado muy pequeño en comparación con la la luminosidad de la estrella, la sensibilidad del telescopio no lo puede detectar porque el brillo oculta su presencia,
y si esta muy lejos el planeta de su estrella ademas de lo que dice ‘pochimax’. la inclinación del plano estelar desde nuestra perspectiva hace que sea mas difícil detectar el planeta,
es decir si el plano donde están contenidos los planetas esta inclinado pero los planetas están cerca de sus estrella no es tan critico, que si están lejos pues sus órbitas simplemente desde nuestra vista no pasan por enfrente de la estrella cuando los planetas son muy pequeños.

pochimaxpochimax

Kepler detecta tránsitos, así que lo que mide es como cae la luz de la estrella cuando el planeta pasa por delante de la estrella.

Si el planeta es demasiado pequeño, no podemos medir esa caída de luz más que acumulando datos de numerosos pasos (tránsitos). El número de pasos depende del periodo orbital del planeta, cuanto más largo menos pasos y por tanto menor capacidad de detección.

U-95U-95

Cómo han dicho otros son planetas demasiado pequeños y/o lejanos para ser detectados con Kepler. Nada más.

JxJx

¿el sucesor o sustituto de Kepler sera lanzado algún día?,
¿existe algún otro telescopio espacial que haga lo mismo que Keppler?

pochimaxpochimax

Vamos a tener el año que viene a TESS, aunque esta misión busca en todo el cielo y no en un punto concreto durante largo tiempo. Plato de la ESA se parece un poco más, en cuanto a estrategia.

Sinceramente, espero que la NASA lance, para cuando muera TESS, un gemelo de Kepler a estudiar otro campo fijo y mejorar la estadística. Kepler es una misión Discovery, así que su coste es reducido y su impacto, no solo en el campo de exoplanetas, ha sido enorme para el bajo coste de una misión de este tipo.

AntonioAntonio

El lanzamiento se ha retrasado al 2026 (y la misión principal se ha acortado un par de años, de 6 a 4).

Kapitán KirkKapitán Kirk

Ese intervalo de ausencia entre Supertierras y Minineptunos es muy intrigante. A mayor masa del planeta se supone que será más difícil que se enfríe, con el añadido que su propia gravedad y aumento de densidad atraería a mayor número de cometas, asteroides y otros objetos, lo que complica aún más su enfriamiento para convertirse en una Supertierra con atmósfera y agua líquida. Siempre suponiendo que se encuentre en la llamada zona de habitabilidad, que es como el misterio de la Santísima Trinidad… en fin lo dejo por imposible.

Con los Minineptunos estamos en el caso opuesto y dependiendo de cómo se haya realizado su formación, la acreción de materiales no sería estrictamente rocoso (que también) sino de elementos ligeros que gradualmente van ganando densidad y distintas capas como explica muy bien Daniel en un artículo reciente sobre Júpiter y la sonda Juno… parece que hay enigma para rato. Saludos.

pochimaxpochimax

Yo creo que hasta que Gaia no de los resultados de su catálogo definitivo no podrán aplicarse a las distancias de las estrellas observadas por el Kepler, de ahí se derivan tamaños de estrellas, de ahí los de los planetas…. Aunque tampoco espero variaciones demasiado significativas, la verdad.

JxJx

Siempre me he preguntado como hubieran sido las condiciones en el planeta a Marte si este hubiera tenido un tamaño similar o mayor a la tierra. ¿estaríamos hablando de dos planetas habitables en el Sistema Solar?

Hilario GómezHilario Gómez

Cómo mola todo lo relativo a los exoplanetas…

A propósito de ésto, os sugiero una lectura para estas tardes de canícula:

“Casi la mitad de los exoplanetas conocidos tienen una gravedad similar a la de la Tierra, según un estudio de la Universitat”
Un estudio de la Universitat demuestra que casi la mitad de los exoplanetas conocidos tienen una gravedad similar a la de la Tierra. Mientras los científicos buscan el porqué de esta similitud gravitatoria, la noticia está saltando a las redes y a los medios de divulgación por el espaldarazo que da el nuevo dato a la ciencia ficción
http://www.uv.es/uvweb/universidad/e...85967142459

NoelNoel

Qué curioso, ¿no? Que desde algo menos de 1MT (Masa Terrestre) hasta alrededor de 300MT la atracción gravitatoria en todos esos planetas sea, aproximadamente, la misma que la nuestra…

Me encanta!!

Hilario GómezHilario Gómez

Desde luego, es sorprendente.

Es la típica cosa que leías y veías en novelas y películas de c/f y te decías “¡Venga ya! En ese planeta enorme no puede haber una gravedad como la de la Tierra!”

Pues resulta que sí.

AgüimenseAgüimense

Buenas Hilario. Para un neófito convertido recientemente a la colectividad de los espaciotrastornados, ¿Usted, que sacó el tema, o alguien, podría explicarme cómo coñ* puede saberse la gravedad de un exoplaneta que está en el quinto los infiernos?. Porque, de verdad, no me cabe en mi escueta cabeza. Gracias de antemano, intentaré entenderlo. Me parece fascinante. Saludos.

Gabriel DomínguezGabriel Domínguez

Es curioso que abundando tanto las supertierras, nuestro Sistema Solar carezca de una. O quizás sí exista depués de todo, pero a una distancia tal que su huella térmica no ha sido detectada por el WISE.

Hilario GómezHilario Gómez

O fue borrada del mapa con el impacto de la prototierra con ese cuerpo del tamaño de Marte que dio origen a la Luna hace miles de millones de años

José PJosé P

Me imagino que la bajísima presencia de gigantes gaseosos como Jupiter detectados, se debe a los períodos orbitales, y que únicamente se estuvo mirando 3 años….
Cual es el consenso en general? debería haber dos por sistema solar como en el nuestro? mas o menos?
Saludos!

danieldaniel

Entre los nuevos planetas está una “cuasi Tierra” sólo un poco más pequeña y con un periodo orbital de algo menos de 400 días, que es lo más parecido a la Tierra que hay hasta ahora en ese aspecto

Bernardo MazzoniBernardo Mazzoni

¿ Está esa “cuasi Tierra” que Daniel menciona en la zona Ricitos de Oro en relación a su estrella?

TelescopioTelescopio

Lo suyo sería poder ver la superficie de esos planetas directamente. Calculo que para poder ver la luminosidad de una supuesta “ciudad habitada”, incluyendo cualquier bicho que se moviera por ahí, a una distancia de unos 50 años luz, harian falta 300 telescopios espaciales interconectados, con un ojo optico de cuatro metros de diametro cada uno, y con sus correspondientes “sombrillas” para evitar la luz de la estrella a observar. Todos situados en algun punto orbital de Lagrange (tierra-luna o sol-tierra). Eso sí que molaría, sería como ver un documental en la tele a través de una cámara de dos megapixels de resolución

TelescopioTelescopio

Por cierto, hay una novela de cf con esta misma premisa titulada “Testigos de las estrellas”, muy entretenida

José LuisJosé Luis

Asumes que los aliens serán tan tontos como para desperdiciar energía lanzándola al espacio en forma de iluminación mal aprovechada de sus ciudades.

Antonio (AKA "Un físico")Antonio (AKA "Un físico")

No tiene por qué haber una separación tan drástica entre 1.75 y 2 veces el radio de la Tierra. Mi forma de entenderlo es que cualquier tipo de proto-planeta en esos rangos de radios es capaz de atraer la proporcion correspondiente de atmósfera. Sin embargo, o bien por procesos internos o bien por porcesos externos es más fácil para los planetas con R > 2 R_t el conservar su acumulación atmosférica (muchas veces con más masa en la atmósfera que en el núcleo) y cuya presión alteraría su núcleo planetario; mientras que para los de R<1.75 R_t, es más fácil que esa masa atmosférica se vaya disipando y sólo te quede un nucleo rocoso.
En el caso del sistema solar los planetas rocosos están cerca del sol que ya han expulsado mucha de la masa atmosférica de estos rocosos; y lejos del sol ya la presión solar no les afecta y las masas gaseosas permanecen en los 4 planetas jovianos.

Fernando GeneraleFernando Generale

Perdón pero no se debería lanzara en 2018 o 2019 un telescopio chino para buscar exo planetas ??

Javier BurgueteJavier Burguete

Probablemente será por solapamiento de muchos puntos, pero a mí lo que me parece curioso es que la tal brecha 1.75-2 radios terrestres no parece observarse en las figuras 1 y 3

SBSB

Ola, habría que añadir otra variable a la búsqueda de exoplanetas que pudieran albergar vida, y es el que la estrella de su sistema sea más o menos estable como es nuestro sol, que no tenga periódicas emisiones que esterilicen su zona habitable y que estas condiciones se mantengan así por un largo periodo de tiempo, lo que alguien llamó “el ajuste fino”.

José LuisJosé Luis

No es descabellado pensar que la mejor opción para una futura Tierra 2.0 se encuentre en uno de estos exoplanetas. Este informe se consultará con frecuencia en el futuro, cuando toque decidir donde empezar a montar la primera colonia… si es que alguna vez nos decidimos a fundar una federación de países y nos planteamos salir de esta roca. (Momento sarcástico ;-P)

Lo cierto es que, con independencia de si existe algo parecido a la Tierra en cuanto a atmósfera, gravedad, rotación y traslación, campo magnético, etc., listo para entrar a vivir sin terraformar, en el futuro se consultarán estos conocimientos. Y, cuando se hayan perdido en la noche de los tiempos, nadie sabrá que su planeta de origen, alguna vez estuvo en la lista de unos científicos que se atrevieron a soñar. Perdonad mi vena retórica.

AndrónicoAndrónico

Una aclaración por favor. ¿Lo de “herencia final” a qué se refiere?
¿Sigue trabajando o ya deja de funcionar?

wachovskywachovsky

Era cuestion de tamaño como muy bien lo habia notado Stewie Griffin, la Tierra lo suficientemente grande, su Luna tan particular y esa neohipotesis de planeta raro-habitado-especial; las supertierras aridas por rocosas con gravedad insuficiente (que no densidad) para captar gases, los minineptunos mas gravitatorios que se rodean de su halo gaseoso que no de misterio y se enfrian a la distancia adecuada que los hace mundos helados, solo restan los gaseosos gigantes cercanos y calientes que el metodo de velocidad radial ya nos venia descubriendo. Neosistema de formacion planetaria, la sacrosanta primigenia gravedad cosmologica y escalar de siempre desde el campo dilaton de los origenes de este conjunto universal de 20 mi trillones de candelas estelares.

Cuestion de tamaño, loado sea Stewie Griffin.

Y loado sea Johannes Kepler bioinspirador del telescopio cazador de exoplanetas en Harmonices Mundi (el Mysterium Cosmo por fin fue desvelado por la geometria gaussiana-einsteiniana superadora de la euclidiana, dejando atras a Platon y sus dodecaedros-icosaedros ininteligibles, como Copernico hizo con Eudoxo-los peripateticos del de Estagira-Ptolomeo y sus deferentes con ecuantes inexistentes). Sacandonos del Pecado que es el Error.
Y esperando que nos aparten del error constante de las matematicas de cuerdas, branas, supersimetria no comprobada, gravedad cuantica y cromodinamica en ecuaciones de nunca cerrar para la Unificacion Final.

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