EPIC 228813918 b y los planetas de hierro con periodos ultracortos

Una de las primeras sorpresas desde que comenzamos a descubrir planetas extrasolares es saber que existen mundos que giran tan cerca de sus estrellas que tienen periodos increíblemente cortos, de apenas unos días o incluso horas. Recientemente hemos conocido el descubrimiento de un exoplaneta realmente extremo: EPIC 228813918 b. Este mundo destaca porque su año tiene una duración de tan solo 4,3 horas y tiene un tamaño similar a la Tierra. Ahora bien, ¿cómo puede sobrevivir un planeta estando tan cerca de su estrella? Pues fácilmente: porque está formado casi totalmente por hierro. Bienvenidos al fascinante reino de los exoplanetas con periodos ultracortos (USP).

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Hay planetas que son bolas de hierro pegadas a sus estrellas (NASA).

Hace unas décadas la mera existencia de estos planetas se consideraba imposible porque se pensaba que no se podían formar estando tan próximos a una estrella. Hoy sabemos que no es necesario que nazcan a las distancias en las que se encuentran y que existen mecanismos de migración planetaria capaces de explicar su situación actual (aunque no son totalmente satisfactorios en estos casos). Pero eso no responde a nuestra duda, ¿cómo pueden sobrevivir estos mundos? El factor principal que permite que un planeta evite la destrucción estando próximo a su astro es el límite de Roche. Si el planeta se adentra en la esfera delimitada por este parámetro acabará despedazado por las fuerzas de marea y formará un anillo de escombros alrededor de la estrella.

Pero el Límite de Roche depende fuertemente de la densidad y composición del planeta. Por eso casi todos los USP —o sea, mundos con periodos orbitales inferiores a doce horas— tienen un tamaño más pequeño que cuatro veces la Tierra. Es decir, cuanto más denso es un exoplaneta, más se puede acercar a su estrella sin resultar despedazado por las fuerzas de marea. EPIC 228813918 b tiene un radio de 0,89 veces el terrestre —vamos, que tiene un tamaño similar a nuestro planeta— y orbita su estrella, una enana roja con una masa que es el 46% de la del Sol, a tan solo 900.000 kilómetros, aproximadamente el doble de la distancia entre la Tierra y la Luna.

EPIC 228813918 b ha sido descubierto por el método del tránsito, por lo que desconocemos su masa (ha sido estudiado por Kepler en su misión extendida K2 y también mediante otros observatorios terrestres, entre ellos el Keck de Hawái). Pero, y aquí entra en juego el límite de Roche, debe ser muy denso para poder soportar las fuerzas de marea. En concreto, tiene que estar compuesto por un 45% de hierro como mínimo. Esta alta densidad se debe con toda probabilidad a que este mundo ha perdido los compuestos más ligeros por la proximidad a la estrella. Y es que la temperatura es el segundo factor a tener en cuenta para valorar la supervivencia de un planeta tan extremo. Los jupíteres calientes pueden aguantar hasta cierto punto la pérdida de elementos ligeros como el hidrógeno y el helio gracias a su mayor gravedad, pero llega un momento en el que la fotoevaporación deshace literalmente el planeta, dejando detrás el núcleo con compuestos más pesados. Por este motivo la mayoría de USP son mundos rocosos.

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Parámetros de EPIC 228813918 b (Smith et al.).
Curva de luz de EPIC 228813918 que demuestra la existencia de un planeta cercano (Smith et al.).
Curva de luz de EPIC 228813918 que demuestra la existencia de un planeta cercano (Smith et al.).

Desconocemos la temperatura precisa de EPIC 228813918 b, pero se puede calcular fácilmente que a esa distancia un planeta con superficie rocosa debe rondar entre los 1200 y los 1600 ºC. Eso significa que el hemisferio diurno del exoplaneta estará completamente fundido, ya que casi con toda seguridad nuestro amigo sufre acoplamiento de marea y muestra siempre la misma cara hacia su estrella.

A pesar de lo que han dicho muchos medios EPIC 228813918 b no tiene el récord de periodo corto. Ese honor le pertenece a KOI 1843.03, otro planeta descubierto por Kepler con un periodo ligeramente inferior al de nuestro amigo: solo 4,2 horas. De hecho, ambos mundos son muy similares. Además de los periodos casi idénticos, los dos se hallan alrededor de enanas rojas de masa muy parecida. KOI 1843.03 tiene el 60% del tamaño de la Tierra y también debe estar formado hasta en un 70% por hierro y níquel (estos metales son los elementos pesados más comunes del Universo, aunque evidentemente contendrán muchos otros elementos, algunos de ellos más pesados, en una proporción significativamente menor). Los cálculos indican que un planeta formado casi totalmente por hierro podría llegar a tener un periodo de solo 3,5 horas. Por el momento no se han descubierto planetas con periodos tan cortos, así que habrá que esperar para saber si los modelos son válidos.

Queda resolver la cuestión de cómo es posible que existan mundos formados solamente por hierro. Del mismo modo que muchos jupíteres y minineptunos calientes son los núcleos de planetas más grandes que han perdido sus capas exteriores, es razonable suponer que lo mismo ha pasado con estos exoplanetas de hierro. El problema es que una cosa es explicar la pérdida de hidrógeno, helio y compuestos ligeros, y otra muy distinta la de silicatos, que son minerales mucho más pesados. Curiosamente, la densidad inferida de estos mundos coincide con la de las simulaciones de colisiones entre cuerpos rocosos. Es decir, estos mundos serían los núcleos de hierro de planetas más grandes que habrían perdido su manto en colisiones catastróficas. Algo así como lo que pasó con Mercurio, pero a lo bestia.

Personalmente me parece increíble que seamos capaces de estimar la masa de estos exoplanetas porque están tan cerca de sus estrellas que podemos usar la información que nos da el límite de Roche. ¿Quién nos iba a decir que pueden existir mundos de hierro a casi 2000 ºC?

Referencias:


21 Comentarios

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ToroydToroyd

Este tipo de mundos no se llamaban “planetas chitonios”?
… o esos son otra cosa?

U-95U-95

Hay por ahí un paper que sugiere que las enanas blancas podrían estar rodeadas por los núcleos desnudos -de elementos pesados- de planetas que hubieran sobrevivido a las fases finales de su estrella, y que podrían detectarse por su efecto en los campos magnéticos de la estrella. A ver si lo encuentro.

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

¿Quien se atrevería a surfear en esos mundos de hierro fundido?. Pero no es raro; con la cantidad de mundos que hay en nuestra galaxia, creo que es muy probable que nos encontremos todavía con casos más extraordinarios.
Y quien sabe … tal vez hayan galaxias muy muy lejanas donde muchos de sus mundos hayan sido terraformados.

U-95U-95

Mercurio parece que no perdió el grueso de su masa por un gran impacto sino por formarse en el lugar equivocado, pero como siempre impresionante. La realidad vuelve a superar a la ficción, para no variar (“bolas de cañón” les llaman)

Me sé de unos cuantos que no se saben lo que se están perdiendo.

RObertRObert

Mercurio tiene una densidad muy alta, y su tamaño muy pequeño, así que los indicios apuntan a que un gran impacto destruyo su corteza de silicatos, dejando prácticamente una bola de hierro.

Mortadelo y FilemónMortadelo y Filemón

El gran error de la planetología en la década de los 80 fue pensar que todos los sistemas estelares debían parecerse al Sistema Solar, pequeñas rocas cerca de sus estrellas, bolas de gas lejos y por supuesto órbitas circulares. Los sistemas estelares tienen planetas con años que duran horas, bolas de gas cerca de sus estellas, planetas con órbitas elípticas superalargadas,…Hasta hay planetas circumbinarios.

jorgejorge

¿Gran error? No eran los científicos de los 80 unos pedantes ciegos. Hicieron los mejores modelos que les permitían con la información que disponían. Así funciona la ciencia. Acuérdate que recién en 1992 se pudo confirmar la existencia de exoplanetas alrededor de un pulsar. Recién en 2009 con la mision Kepler pudimos encontrar muchos más.

YAGYAG

Yo no diría tampoco gran error, pero sí es muy común apresurarse a disfrazar hipótesis de teorías a falta de más datos. Parece que hay un pánico cerval a reconocer que hay un asunto sobre el que no se sabe. El caso de los planetas es un buen ejemplo: ¿cómo vas a construir modelos de formación planetaria a base de un único caso? Es jugar a las adivinanzas. Cierto que muchas veces son más los divulgadores que los científicos quienes caen en este error, pero no solamente los divulgadores lo hacen.

GerGer

Pero vamos a ver… Cuando despegue el JWebb que va a tener que encontrar para sorprender??? Atmósferas exactamente igual a la nuestra en planetas a sesenta años luz??? Que tiempos estos!!

SBSB

Ola, me gustan estos artículos en los que un importante hallazgo insinúa nuevos elementos para la reflexión y hasta para la conjetura… Es impactante y difícil de imaginar un planeta de hierro semifundido y del tamaño de la Tierra, a ver si el James Webb ayuda a clarificar escenarios como éste que no se dan en nuestro sistema solar…

Parece que está siendo más fàcil detectar planetas girando entorno a enanas rojas. Quizá el James Webb nos ayude con sistemas presididos por gemelos solares o análogos solares, entre otras cosas, para localizar sistemas con las características del nuestro…

Jordii84Jordii84

Tenemos nuestro planeta, con el ciclo del agua. Tenemos Titán con el mismo ciclo, pero de metano. Estamos ante un planeta que podría tener un “ciclo hidrológico” del hierro?
“Solo” tendríamos que descubrir algún mecanismo para subir unos 1000º más la temperatura,… O quizás, si no hay atmósfera, el punto de ebullición es más bajo… Tal vez estamos ante un planeta con una atmósfera de vapor de hierro??
Creo que estoy desvariando…. jaja.

NoelNoel

Me ha gustado el enlace,aunque un poco escueto para mi gusto… Claro, acostumbrado a los excelentes posts de Daniel…

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