NeoFronteras

Cómo distinguir minineptunos de maxitierras

Área: Espacio — sábado, 5 de octubre de 2013

Una propuesta quizás permita saber si las supertierras son o no minineptunos.

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Comparativa en la Tierra y el dibujo de una supertierra a escala. Fuente: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC).

Una de las sorpresas con las que se han topado los astrofísicos ha sido el haber encontrado los exoplanetas denominados supertierras.
Hasta que se detectaron se creía que los planetas o bien eran gigantes gaseosos como Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno o bien rocosos como Mercurio, Venus, La Tierra y Marte. La taxonomía real ha sido tremendamente más interesante que todo eso y seguro que depara más sorpresas.
Las supertierras tienen mayor masa que la Tierra, pero menos masa que Neptuno, que tiene 17 masas terrestres, o Urano, que tiene 14. Algunas de estas supertierras pueden llegar a tener 10 masas terrestres. En realidad no se tiene ni idea de lo que son.
Björn Benneke, del MIT, y sus colaboradores de University of Chicago han desarrollado un modelo que puede ayudar a saber la naturaleza de estos objetos.
Esto es algo que es importante, pues de la naturaleza de estos planetas depende de que sean o no lugares propicios a la vida tal y como la conocemos. Lo ideal para este propósito sería que estos planetas se parecieran a la Tierra en versión grande y no a un gigante gaseoso con atmósfera de hidrógeno y helio, sin superficie sólida ni océanos de agua.
En el modelo se asumen dos escenarios: o bien una atmósfera dominada por hidrógeno y helio o bien una atmósfera dominada por compuestos más pesados como vapor de agua, nitrógeno, dióxido de carbono o incluso metano.
Este modelo permitirá saber en un futuro si esos objetos tienen una naturaleza u otra gracias a la nueva generación de telescopios. De momento, no podemos visualizar ninguno de estos exoplanetas, sólo se sabe que están ahí y algunas de sus características, pero no más.
Muchos de estos objetos se detectan por el método del tránsito, que no es otra cosa que un “minieclipse”. Este nuevo modelo nos podría decir algo más en este caso, pues la naturaleza de la atmósfera del planeta afecta a la luz que recibimos de la estrella durante el tránsito. Las diferentes longitudes de onda de la luz de la estrella atravesarán mejor o peor la atmósfera del exoplaneta dependiendo de la naturaleza de esta, de los gases contenidos, del grosor de la atmósfera, de la capa de nubes que haya, etc.
Así que si se toma un espectro, aunque sea de baja resolución espectral, de la estrella durante un tránsito se puede inferir más o menos la composición atmosférica y saber si el planeta es una “maxitierra” o un “minineptuno”. El modelo predice un perfil de absorción distinto si se trata de una atmósfera con vapor de agua o si se trata de una atmósfera rica en hidrógeno. La técnica se basa en medir de esta manera la masa promedio de las moléculas que hay en la atmósfera. Así, una masa molecular de 18 correspondería a la molécula de agua.
Tenemos un buen ejemplo en GJ 1214b, un exoplaneta descubierto en 2009 que tiene 2,8 radios terrestres y 6,6 masas terrestres. No se sabe si es un planeta con un océano de cientos kilómetros de profundidad o si tiene una atmósfera densa de hidrógeno y helio sobre un núcleo rocoso. Su densidad exige que tenga necesariamente más hielo o rocas que Neptuno o Urano, pero no estar hecho casi enteramente de rocas como la Tierra.
Para poner a prueba el modelo y saber más sobre GJ 1214b, este grupo de investigadores ha pedido tiempo de telescopio para observar su tránsito con el Hubble, así que pronto saldremos, o no, de dudas.
GJ 1214b es ideal porque la estrella alrededor de la cual orbita es débil y pequeña, por lo que el efecto del tránsito y de la atmósfera planetaria se nota más.
Esta técnica se podría aplicar también ya a otros exoplanetas como HD 97658b, 55 Cancri e o GJ 436b. Para otros casos habría que esperar a disponer de otros telescopios.
Posiblemente encontraremos que algunas supertierras se parecen a nuestro planeta, mientras que otras se parecen a Neptuno. Y quizás haya otros que no se parecerán a ningunos de los dos, pues el Universo está lleno de sorpresas.

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Fuentes y referencias:
Nota en Astrobio.
Artículo en ArXiv.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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10 Comentarios

  1. David:

    ¿La realidad supera siempre a la ficción, o sólo algunas veces (unas pocas veces)?

  2. pepe:

    Hola.

    Creo que aquí:
    “Las supertierras tienen mayor masa que la Tierra, pero menos masa que Neptuno, que tiene 17 masas solares, o Urano, que tiene 14. ”
    hay alguna errata,
    posiblemente donde dice “solares” debería decir “terrestres”.

    saludos

  3. petrus:

    Pues que no acabo de imaginarme en ese GJ de la noticia, con mi , allí, media tonelada de peso muerto… o las varias toneladas en algunas supertierras, con un supercorazón capaz de bombear mi sangre contra gravedades tan altas, huesos de elefante para soportar cuerpos de humanos… y las bellezas de Botero en todas las pasarelas… mundos estrambóticos, inhumanos, desde nuestros puntos de vista estéticos y funcionales . De todos modos, conocidos la masa y el diámetro, un buen Sherlock Holmes del espacio podría determinar, sin duda, muchas características necesarias de tales objetos… que, por cierto, siempre imaginamos esféricos pero, dada la imaginación del arquitecto, ¿ por qué no van a existir algunos poliédricos o geométricamente complejos, toros, cintas de Moebius y otras lindezas geométricas ?

  4. NeoFronteras:

    Sí habría una errata. Ya ha sido corregida.

    ¡Gracias!

  5. NeoFronteras:

    Estimado Petrus:
    Ese escenario ya fue imaginado por Hal Clement en la estupenda novela “Misión de Gravedad”.

    En cuanto a lo de enviar humanos a mundos así… Ni esos ni a ningún otro.

  6. Dr. Thriller:

    Petrus, el tamaño tiene su llamativo escenario, mayormente en la superficie (suponiendo que sean mundos telúricos con superficies más o menos sólidas… o líquidas… o seculofluidales xD), un planeta con ese diámetro el horizonte le pilla a una burrada de distancia, y si tienen una atmósfera densa los efectos ópticos pueden ser espectaculares.

    Pero la gravedad (superficial) no tiene por qué ser mucho mayor que la terrestre. Podría ser incluso menor. Urano tiene casi exactamente 4 veces el radio terrestre y su gravedad “superficial” es de 0,9 g (menor que la terrestre). Como no tenemos ni idea de cómo podría ser su estructura interna…

    La intensidad de campo es g=GM/r², como la ρ=M/(4/3)πr³, g=(4/3)Gπρr, si haces una razón g’/g = ρ’r’ / ρr, queda claro que si la densidad permanece constante la g aumenta proporcionalmente al radio, es decir, que si el radio es el doble (12.000 km) pero la densidad es la mitad (2,7) la gravedad superficial es la misma. Es difícil que haya un bicho tan grande con una densidad tan compacta, la densidad terrestre en gran parte es precisamente por su propia gravedad (Mercurio tiene más proporción en elementos pesados, pero su gravedad más baja no los comprime tanto). Una vez más, no tenemos ni idea de qué efectos predominan en unos y otros escenarios.

  7. lluís:

    Es difícil imaginar que puedan existir esos mundos de formas geométricas no-esféricas a los que se refiere Petrus, ya que cuanto más homogéneo e isótropo es el espacio de la realidad preexistente, más probable es la emergencia de esferas.El espacio que precisamente más cumple esas condiciones de homogeneidad e isotropía es, precisamente,la “nada”.Por esto mismo el que emerjan esferas en lugar de otras formas geométricas, es bastante probable en realidades jóvenes, realidades poco pobladas de fenómenos y de objetos preexistentes.Otra consideración podría ser el hecho de que la esfera es la menor superficie que encierra un volumen dado.

  8. Dr. Thriller:

    Tiene que ver con esa propiedad, pero indirectamente. La superficie de una esfera en un campo de fuerzas centrales indica valores equipotenciales, lo que esté por encima tendrá potenciales mayores, y en el caso gravitatorio, tenderá a “caer” haciendo presión, de ahí que se nivele todo a formas esféricas (lo que llaman “estar en equilibrio hidrostático”). Pero, no tienen que ser exactemente esferas, claro que no.

    Achernar,
    http://en.wikipedia.org/wiki/Achernar
    su radio polar es 7,3 radios solares, el ecuatorial 11,4. Ciertamente se parece poco a una esfera, aunque técnicamente lo siga siendo (sobre todo si representamos su geometría ignorando los efectos rotatorios…).

  9. Miguel Ángel:

    No hace mucho, “tomás” y yo también metimos la pata hasta el fondo con el asunto de la gravedad que ha aclarado Dr. Thriller en su 6.
    Muchas gracias también a Lluís por su comentario de calidad.

  10. lluís:

    La forma de Achernar, es más bien una elipsoide y desde el punto de visa matemático, no es sinó una esfera deformada, por deformación homológica.Digo esto, por que eché un vistazo al enlace que facilitó Dr.Thriller.
    Y, ya de paso,muchas gracias a tí, Miguel Ángel, por tu generoso comentario.
    Saludos a todos.

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