Kepler-10c, la primera megatierra

Ayer se anunció el descubrimiento de Kepler-10c, un mundo que bien podría tratarse del primer ejemplar de una nueva clase de planetas extrasolares, las megatierras. ¿Y qué tiene Kepler-10c de especial? Pues que su masa es 17 veces la de nuestro planeta y sin embargo su tamaño solamente es 2,3 veces mayor. O sea, que su densidad es tan alta que debe tratarse de un planeta rocoso. O, en palabras del astrónomo Dimitar Sasselov, el ‘Godzilla’ de los exoplanetas.

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Representación artística de Kepler-10c (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics/David Aguilar).

Los planetas descubiertos hasta ahora con una masa semejante tenían radios mucho mayores, gracias a una espesa atmósfera probablemente compuesta por hidrógeno y helio. Los exoplanetas rocosos más grandes conocidos, las supertierras, no alcanzan semejante masa y se pensaba que sólo los minineptunos podían tener una masa así. De ahí que supongamos que Kepler-10c podría ser una megatierra, o sea, una supertierra en esteroides.

Kepler-10c está situado a 560 años luz de la Tierra y gira alrededor de su estrella una vez cada 45 días. Fue descubierto por el método del tránsito mediante el telescopio espacial Kepler hace ya algún tiempo, pero su masa ha sido determinada recientemente por el instrumento HARPS-north del telescopio italiano Galileo, situado en la isla de La Palma. Kepler-10c tiene una curiosidad extra, y es que la su estrella se formó hace once mil millones de años, es decir, solamente tres mil millones de años tras el Big Bang. Su existencia demuestra que los planetas rocosos no eran tan escasos en esa época, a pesar de la baja metalicidad del medio interestelar del universo primigenio.

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Diagrama masa-radio de varios exoplanetas. Kepler-10c debería ser rocoso (Xavier Dumusque et al.).

Kepler-10c obligará a revisar todos los planetas de tamaño similar descubiertos por el método del tránsito. Es posible que muchos de los minineptunos catalogados por Kepler sean en realidad megatierras. Y, de paso, también obligará a revisar los modelos de formación planetaria. Otra cuestión que habrá que determinar es si las megatierras son lugares idóneos para la vida o no. Si las supertierras nos abrieron una multitud de oportunidades relacionadas con la habitabilidad, las megatierras prometen hacer lo mismo.

Kepler-10c forma parte de un sistema planetario que, como mínimo, posee otro planeta, denominado Kepler-10b. Kepler-10b es un mundo rocoso de tres veces la masa de la Tierra que está tan cerca de su sol -tiene un periodo de veinte días- que su superficie debe estar cubierta por océanos de lava.

Si antes teníamos supertierras y minineptunos, al zoo planetario ahora debemos añadirle las megatierras. No todos los días podemos decir que hemos descubierto un nuevo tipo de planeta.

Referencias:



42 Comentarios

  1. “Por si por un momento se os ha ocurrido pensar que vuestras clasificaciones planetarias significaban algo, ahí va eso:”
    Kepler-10c,
    “Firmado:”
    “La Vía Láctea.”

    Si los datos son correctos, la aceleración de la gravedad en la superficie de esta bestia es más grande que la de la Tierra. El cálculo es básico, a = GM/r, nos da un número cercano a 31 m/s^2. Más de tres veces la aceleración en la superficie terrestre. ¿Podría tener actividad geológica algo así? Porque nuestra diminuta Tierra (que ya no puede ni enorgullecerse de ser un peso pesado en su propia categoría) todavía tiene cuerda geológica para uno o dos mil millones de años. En fin… Terreno para la especulación-

    1. Actividad geológica brutal, no te quepa duda. La masa incluyendo el margen de error está entre 15 y 19 masas terrestres. En general, los planetas “muertos” son los que tienen menor masa (Marte, Mercurio, etc.), porque pierden calor rápidamente (la vieja relación volumen/superficie), los satélites de los gigantes gaseosos se cree que cuando presentan tal actividad geológica es por efectos de marea. Este bicho todavía debe tener calor residual, y muchísimo, de cuando se formó (y ni hablemos de hipotéticos reservorios de elementos fisibles), pero es que además su proximidad a su estrella tiene que generarle unos movimientos intestinales de marea de agárrate nunca mejor dicho. Es simplemente inimaginable.

      La temperatura superficial se estima ~500 K. Una bonita fracción de la tabla periódica que es sólida en la Tierra está líquida (Li, P, S, K, Sn, entre otros), incluso asumiendo presiones del copón como las que debe haber en la superficie.

      Lo que me gustaría ver es la forma de un cráter de impacto meteorítico xD. Debe ser como una picadura de viruela.

    2. Hola!;
      Muy interesante!, ¿entonces la gravedad en su superficie sería de tres veces la de la tierra?…si fuera así ¿es favorable para la vida como la conocemos?
      ¿ La estrella primaria es una enana roja?; ¿ está el planeta dentro de la zona de habitabilidad?
      Saludos

      1. Sí, la estrella primaria es una enana roja; los dos planetas detectados están por dentro de la zona de habitabilidad, así que son excesivamente calurosos para nuestro tipo de vida. Supongo que robots inteligentes con paneles solares se lo podrían pasar bien (es broma).

      2. No, la estrella Kepler 10 no es una enana roja, es amarilla de tipo G, (como el Sol) y su masa es aprox. el 90% de la del Sol.
        Kepler 10c no está en la zona habitable, está demasiado cerca de su estrella, (a solo 0,24 UA) y su temperatura superficial se estima en 485 K

    3. La fórmula está mal, el radio debería ir al cuadrado, pero el resultado es básicamente correcto: la gravedad es 3,2 veces mayor que la de la Tierra.

      1. ¡Gracias, Antonio! Me parece que al ir a escribir r^2, me puso un superíndice que luego desapareció. Cosas de tener que darle dos veces. De todas formas, si no hubiera hecho el cálculo con la fórmula, me habría salido un disparate de número, añado.

  2. Se suponía que los primeros planetas se formaron hace 7-8 mil millones de años, Sin embargo la estrella de este sistema planetario tiene 11 mil millones de años. ¿No podría tratarse de planetas CAPTURADOS?

    1. Es prácticamente imposible lo que propones, es muy difícil que un cuerpo tan grande sea capturado en una órbita tan cercana a la estrella.

      Ese planeta muy probablemente se formo ahí, con los materiales de hace once mil millones de años, su alta densidad seguramente tenga que ver mas con su formación y evolución.

      Me viene a la mente el caso de Marte, y como perdió su atmósfera, este también podría ser el caso, el resultado de un impacto entre dos moles enormes de 10 o 15 masas terrestres cada una, que en la colisión eyectaron al espacio los elementos mas ligeros, dejando ese núcleo hiper denso y casi sin atmósfera, y si le añadimos la cercanía a la estrella, esta terminaría de barrer la atmósfera durante todo este tiempo.

      Pero bueno solo es otra teoría.

      1. Entiendo lo que dices de que es más probable lo otro pero ¿por qué es dificil una captura que acabe migrando a esa posición? Duda de inexperto eh…

        Y ya como pregunta general, ¿se ha estudiado, o se puede estudiar la fiabilidad de nuestros modelos de formación planetaria para sistemas tan antiguos y por tanto con composiciones potencialmente muy diferentes?

      2. Efectivamente es la teoría lo que este EXTRAÑO planeta pone en cuestión: si este este planeta con esa relación masa/tamaño es rocoso, habrá que revisar, como apunta Daniel Marín, tanto el modelo de formación planetaria a partir de una nebulosa como también el modelo de evolución estelar a partir del Big Bang.

    2. En Wikipedia ( no he podido encontrar nada mejor ) aparecen los datos orbitales de Kepler 10c y 10b.
      http://en.wikipedia.org/wiki/Kepler-10
      Parece que ambos planetas están en el mismo plano orbital, giran en el mismo sentido y sus órbitas son casi circulares, lo que indica que es mucho más probable que se hayan formado junto con las estrella a partir de un disco de gas y polvo.

    3. El paper de referencia menciona que el planeta tiene una densidad de 7,1 g/cm3. Si tenemos en cuenta que la densidad del hierro es de 7,2 no sería descabellado suponer, como ha mencionado Robert (Supongo que refiriéndose a Mercurio), que Kepler-10c podría ser el núcleo de un planeta mayor que sufrió una gigantesca colisión.

      1. La teoría de formación planetaria clásica (que tomemos con pinzas, tiene unos pies de barro demostrables) dice que los planetas rocosos lo son porque cerca de una estrella se produce una presión de radiación y de viento solar lo bastante grande como para eliminar los volátiles y evitar que se formen profundas atmósferas de gas (Júpiter y Saturno) o hielo y gas (Urano, Neptuno).

        La captura gravitacional queda descartada por los datos del otro planeta. Por puros números, pdría ser el núcleo de un planeta gaseoso (se estima que el de Júpiter podría corresponder a unas 20 masas terrestres). Pero tiene un problema, no hay mecanismo conocido capaz de hacerlo… Incluso los “hot Jupiters” simplemente se hinchan, y eso que tienden a estar mucho más cerca de su estrella primaria de lo que está la megatierra.

        1. AJ, hoy estás sembrao. Interesantísimos tus comentarios (Dani no te pongas celoso, que para tus aportes y lo que aprendemos día a día ya se nos van acabando los calificativos).. Muchas gracias.

      2. Un apunte con respecto a las densidades: no debemos olvidar que en los planetas la densidad de una sustancia aumenta a medida que nos acercamos al centro por compresión gravitatoria, de ahí que la densidad del núcleo interno de la Tierra sea de 13 g/cm3, mucho más alta que la del hierro o el níquel a presiones normales. Por eso, una densidad media de 7,1 g/cm3 para un planeta significa que el material del interior tendrá una densidad mucho mayor, de ahí que se infiera que la composición de Kepler-10c sea roca y hielo principalmente.

        1. Hace tiempo nos hablaste de como las órbitas de los planetas cambian con el tiempo, y de que la Tierra podría colisionar con otros planetas. ¿Podría tratarse de la fusión de dos planetas rocosos tras un choque, o de un planeta doble?

        2. “… sea roca y hielo principalmente”
          Supongo que quieres decir roca y HIERRO.
          (^_^) Bueno, h-i-e-l-o es hierro para aun chino,… 🙂

        3. Un apunte muy pertinente. La densidad de la Tierra es ~5000 (SI, kgm⁻³), pero la compresión de su propia gravedad hace mucho, la densidad de la Tierra si no lo estuviese sería de “sólo” 4400, lo que hace por ejemplo a Mercurio (5300) mucho más denso que la Tierra, concretamente más de un 10% (la compresión de Mercurio es mucho menor). Este planeta tiene que estar muy compactado, así que la densidad “no comprimida” de sus materiales debe ser considerablemente más baja, calculo que por la mitad o así, como dice Daniel para lo que sirve el dato es para tener una gran seguridad de que no es un planeta gaseoso.

      3. La imprecisión de las medidas permite un amplio abanico para la densidad. Según la WIKI para Kepler 10c:
        R=2,35 +0,9 -0,4
        M=17,2+/-1,9
        Cogiendo los valores centrales se obtiene una densidad de 7,3 g/cm3 pero si coges el máximo del radio y el mínimo de la masa sale solo 5,8 g/cm3
        Como la densidad de la Tierra es 5,52 g/cm3, entonces la diferencia de densidades entre ambos planetas podría no ser tan grande

  3. La gravedad en superficie de ese monstruo debe ser terrible.

    Con nuestros cohetes actuales nos las veríamos y desearíamos para poder escapar del pozo gravitatorio de ese planeta.

  4. Me encanta este blog, siempre hay algo que te alegra el dia o si mas no que da de comer a tu mente con interesantes informaciones. Felicidades 🙂

  5. La densidad de los planetas ctónicos es muy inferior. Como primera aproximación, toma a Neptuno y acércalo a la distancia de Mercurio. El hidrógeno y parte del helio pueden escapar, pero las moléculas triatómicas (agua, por ejemplo) no. El resultado es un planeta con una masa reducida y una densidad mayor, pero todavía menor que la de un planeta terrestre.

  6. Además de todo lo dicho antes -alta gravedad, actividad geológica muy seria, etcétera- hay algo que no se ha comentado: seguramente tenga rotación capturada (o al menos muy lenta), con un lado siempre apuntando hacia la estrella y otro en oscuridad por lo que las temperaturas en el lado diurno serían aún mayores, contrastando con las del otro lado.

    Lástima que no se pueda saber si tiene atmósfera o no.

  7. Es increíble que todo eso fue producto de un equipo (el kepler) super postergado y cuestionado. Las cosas que se podrían hacer con una fracción del gasto militar de los países del primer mundo. (tantos telescopios apuntando hacia el “lado” equivocado)

  8. Wau! Me imagino llegando en una nave (sentado en una buena butaca), aterrizo y tratar de ponerme de pie, sería como si dos de mis amigos se subieran a caballito sobre mi espalda en la tierra!! Imposible dar un paso o permanecer mas de unos cuantos minutos de pie! Hasta sería complicado respirar no? Ni hablar del empuje que se necesita para escapar luego de ahi. Increíble las maravillas del cosmos!

  9. Bastante interesante la entrada, es increíble como hemos podido saber la masa de es planeta desde la Tierra ya que se encuentra años luz de Kepler-10c , pero mi duda es ¿ se ha encontrado algún planeta lo suficiente mente similar la tierra para que puedan las generaciones posteriores vivir en el?

  10. Es posible que los “Hot Jupiters” solo se hinchen, pero este lleva 11.000 millones de años sufriendo los efectos de su estrella. Quizas es tiempo suficiente para q solo quede el núcleo.

    1. Hay un paper al respecto “Kepler Planets: a tale of evaporation”, que discute varios tipos de planeta. Precisamente, hacen un modelo de un planeta tipo Júpiter, con un núcleo 15 masas terrestres (bingo), con una estrella tipo Sol (otro bingo) y lo ponen a 0.025 AU de su estrella, a lo largo de una escala temporal de 10^10 años y encuentran una pérdida de masa de manos del 1%. Tengamos en cuenta que Kepler10c está a algo más de diez veces esa distancia (0.26 AU).

      El apper está aquí: http://arxiv.org/abs/1303.3899
      (páginas 4 y 5 con el gráfico de explicación)

  11. Comparto la sensación de extrañeza de Gabriel Domínguez, no sólo por la megatierra, sino por todo el cúmulo de “curiosidades” que implica este sistema planetario. Me explico.

    En primer lugar, la estrella Kepler-10 no es una enana roja como comentó AJ más arriba. Para ser roja tendría que pertenecer a la clase espectral K tardía (naranja rojizo) o M (gigantes y enanas rojas).

    Kepler-10 es una estrella clase G, o sea, una enana amarilla como nuestro Sol. Así lo dice Wikipedia y el propio paper de Xavier Dumusque et al. (busquen “G-type dwarf Kepler-10” en el PDF). Está a sólo 564 años luz de nosotros, así pues la estamos viendo tal como era hace sólo 564 años.

    Kepler-10 es muy parecida al Sol en varios aspectos. Tiene casi la misma masa (0,895 versus 1,0 del Sol), casi el mismo radio (1,056 versus 1,0 del Sol) y casi la misma temperatura efectiva (5627 K versus 5778 K del Sol).

    La gran diferencia está en su metalicidad (aprox. 70% de la del Sol), que podría parecer baja pero en realidad es curiosamente alta para una estrella tan antigua.

    Lo que ni Wikipedia ni el paper dicen es que Kepler-10 es una estrella Población II, pero eso resulta obvio debido a su edad (11 mil millones de años).

    Aquí sería conveniente repasar algunos conceptos cosmológicos:

    La materia “tal como la conocemos” nació en la Época de los Fotones (período que abarca desde los 10 segundos hasta los 380 mil años después del Big Bang). Antes de eso ya había partículas (hadrones y leptones) pero casi todas se aniquilaron con sus antipartículas (antihadrones y antileptones) dejando un pequeño saldo de partículas y muchos, muchos fotones (de ahí el nombre de esta época).

    De esa enorme densidad de energía (muchos fotones) nació la materia “tal como la conocemos” durante la Época de la Nucleosíntesis (período que abarca desde los 3 minutos hasta los 20 minutos después del Big Bang y que obviamente está comprendido dentro de la Época de los Fotones). Pero la temperatura era tan alta que los átomos no podían retener electrones, así pues se formaron sólo núcleos atómicos, y sólo de los elementos más ligeros (hidrógeno y helio).

    380 mil años después del Big Bang, el universo se había expandido lo suficiente, y por tanto, se había enfriado lo suficiente como para que los átomos pudieran retener electrones. Así nació la materia “propiamente dicha”, pero sólo átomos de hidrógeno y helio (y algunas trazas despreciables de átomos más pesados).

    Ese evento, denominado Recombinación, marcó el fin de la Época de los Fotones y el principio de la Edad Oscura. Hasta ese entonces el espacio había sido un ascua de luz. A partir de entonces el espacio se hizo “transparente” a la luz y quedó a oscuras, se tiñó del familiar color negro noche.

    La huella de la Recombinación es lo que llamamos Fondo Cósmico de Microondas (CMB) y es lo más atrás en el tiempo que podemos ver directamente mediante ondas electromagnéticas, pues antes de la Recombinación el espacio había sido “opaco” a la luz.

    Cuando la radiación del CMB fue emitida, ardía a unos 3000 K. Pero como el espaciotiempo no ha dejado de expandirse, ahora esa radiación nos llega con un corrimiento al rojo brutal en forma de microondas a 2,7 K.

    El CMB nos muestra que la materia y la energía están (estaban) uniformemente distribuidas en el universo, salvo pequeñas irregularidades.

    100 o 150 millones de años después del Big Bang, la gravedad había tenido tiempo de hacer su trabajo, intensificando las pequeñas irregularidades, aglutinando materia que formó protogalaxias, quasars y estrellas de primera generación.

    A las estrellas de primera generación se las denomina Población III (la numeración está invertida, de modo que la tercera generación, la del Sol, es Población I). También se las denomina metal-free stars debido a su metalicidad prácticamente nula (eran puro hidrógeno y helio primigenio, con apenas trazas de elementos más pesados).

    La Población III sigue siendo hipotética dado que hasta ahora no se ha visto ninguna, cosa lógica pues se presume que todas esas estrellas ya están extintas hace rato. Para detectar una necesitaríamos un telescopio capaz de ver MUY lejos, o sea, muy atrás el tiempo.

    No obstante, por lo que sabemos sobre nucleosíntesis, se asume que la Población III existió, pues es la manera de explicar la actual proporción de elementos pesados (metalicidad). Las Poblaciones II y I no bastan para haber sintetizado por sí solas la actual proporción de elementos pesados a partir del hidrógeno y helio primigenios.

    De las cenizas supernova de la Población III (metal-free stars) nació la Población II (metal-poor stars), y a su vez de sus cenizas supernova nació la Población I (metal-rich stars).

    Volviendo al hilo principal de ese comentario (pido disculpas por la extensión), Kepler-10 tiene una metalicidad alta para ser una estrella Población II. No es insólito, pero sí raro.

    Más raro es que, pese a su edad, todavía se encuentre en la secuencia principal. No ha de quedarle mucha vida como enana amarilla estable.

    Y más raro todavía es que esté ahí nomás, a sólo 564 años luz de nosotros. Por lo general las estrellas Población II se encuentran en el núcleo galáctico, o en el halo galáctico, o dentro de viejos cúmulos globulares.

    El colmo es que, además, tiene no uno sino dos planetas curiosamente atípicos. ¿Se comprende ahora la sensación de extrañeza de Gabriel y mía? 🙂

    Para los curiosos, varios links sabrosos (me salió un versito). Todos los links están en inglés (sorry) pues las correspondientes versiones en español dan lástima:

    El planeta Kepler-10c y la estrella Kepler-10 (info más actualizada que en el link posteado por JosePz):
    http://en.wikipedia.org/wiki/Kepler-10c

    Evolución estelar:
    http://en.wikipedia.org/wiki/Stellar_evolution

    Clasificación estelar (tipos espectrales):
    http://en.wikipedia.org/wiki/Stellar_classification

    Metalicidad (Poblaciones III, II y I):
    http://en.wikipedia.org/wiki/Metallicity

    Cronología del universo desde el Big Bang:
    http://en.wikipedia.org/wiki/Chronology_of_the_universe
    http://en.wikipedia.org/wiki/Graphical_timeline_of_the_Big_Bang

    Mil gracias, Daniel, por este grandioso blog, y perdón por esta mole de comentario. Saludos.

    1. Ya he corregido mi metedura de pata. Ahora, si me permites, añado: la metalicidad del universo quedaría también mejor explicada si, en lugar de una supernova por colapso, tenemos una supernova de inestabilidad de par. La energía de los fotones es tan alta que se producen espontáneamente pares protón antiprotón, lo que reduce drásticamente la presión del núcleo. Este colapsa, pero no está compuesto de hierro cuya fusión absorve energía, sino que tiene mucha cantidad de hidrógeno. El resultado es que la estrella estalla en el sentido literal dela palabra, la bomba de fusión más grande del universo. No queda nada detrás, ni agujero negro, ni estrella de neutrones. Todos los elementos masivos se esparcen. Se daría en estrellas superpesadas, tales como las de grupo III. Aceptando como hipótesis que esto fuera común en el pasado, podría explicar que la metalicidad fuera alta en algunas regiones. Lo bastante como para que una estrella de segunda generación luzca planetas densos relativamente grandes, quizá.

      1. 10 puntos al añadido, AJ, y disculpa, no es que haya querido ensañarme, es que mientras redactaba todo ese rollo se me pasó lo que estaba ocurriendo con los comentarios allá arriba 🙂

  12. Supongo que podemos decirle adiós a la teoría de que somos de las primeras ecosferas en existir en el universo, me refiero a la que dice que la era de los planetas comenzó hace apenas 7000 u 8000 millones de años.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 3 junio, 2014
Categoría(s): ✓ Astronomía • Exoplanetas • Sondasespaciales