La materia de las que están hechos los planetas

Los investigadores han utilizado bases de datos y herramientas estadísticas para caracterizar los exoplanetas y sus atmósferas. Crédito: iStock.com / Arkadlusz Wargula

¿Hay una segunda Tierra allá afuera en el espacio? Nuestro conocimiento de los sistemas planetarios muy, muy lejos, está aumentando constantemente, a medida que las nuevas tecnologías continúan agudizando nuestra mirada hacia el espacio. Hasta la fecha, ya se han descubierto 3.700 planetas fuera de nuestro sistema solar. Las masas planetarias y los radios de estos exoplanetas pueden usarse para inferir su densidad media, pero no su composición y estructura química exacta. La pregunta intrigante sobre cómo podrían verse estos planetas todavía está abierta. 

"En teoría, podemos asumir varias composiciones, como un mundo de agua pura, un mundo de roca pura y planetas que tienen atmósferas de hidrógeno-helio y explorar qué radios se esperan", explica Michael Lozovsky, doctorando en el grupo del profesor Ravit Helled en el Instituto de Ciencias de la Computación de la Universidad de Zurich. 

Umbrales para la composición planetaria. 

Lozovsky y sus colaboradores han utilizado bases de datos y herramientas estadísticas para caracterizar los exoplanetas y sus atmósferas. Estos son bastante comunes y están rodeados por una capa volátil de hidrógeno y helio. Sin embargo, los datos medidos directamente anteriormente no permitían a los investigadores determinar la estructura exacta, ya que diferentes composiciones pueden conducir a la misma masa y radio. Además de la precisión de los datos relacionados con la masa y el radio, el equipo de investigación también investigó la supuesta estructura interna, la temperatura y la radiación reflejada en 83 de los 3.700 planetas conocidos, para los cuales las masas y los radios están bien determinados. 

Posible modelo de exoplanetas con un núcleo rocoso y atmósfera gaseosa (impresión artística). Crédito: UZH

"Utilizamos un análisis estadístico para establecer límites sobre posibles composiciones. Utilizando una base de datos de exoplanetas detectados, encontramos que cada estructura planetaria teórica tiene un 'radio umbral', un radio planetario por encima del cual no existen planetas de esta composición", explica Michael Lozovsky. La cantidad de elementos en la capa gaseosa que son más pesados ​​que el helio, el porcentaje de hidrógeno y helio, así como la distribución de los elementos en la atmósfera son factores importantes para determinar el radio del umbral. 

Súper-Tierras y mini-Neptunos. 

Los investigadores del Instituto de Ciencia Computacional encontraron que los planetas con un radio de hasta 1,4 veces el de la Tierra (6.371 kilómetros) pueden ser similares a la Tierra, es decir, tienen una composición similar a la Tierra. Los planetas con radios por encima de este umbral tienen una mayor proporción de silicatos u otros materiales ligeros. La mayoría de los planetas con un radio por encima de 1,6 radios de la Tierra deben tener una capa de hidrógeno-helio gas o agua además de su núcleo rocoso, mientras que los más grandes de 2,6 radios de la Tierra no pueden ser mundos de agua y, por lo tanto, podrían estar rodeados por Una atmósfera. Se espera que los planetas con radios mayores a 4 radios terrestres sean muy gaseosos y consistan de al menos un 10 por ciento de hidrógeno y helio, de manera similar a Urano y Neptuno. 

Otro posible modelo de exoplanetas con un núcleo rocoso y una atmósfera gaseosa (impresión artística). Crédito: UZH)

Los hallazgos del estudio proporcionan nuevos conocimientos sobre el desarrollo y la diversidad de estos planetas. Un umbral particularmente interesante se refiere a la diferencia entre planetas terrestres grandes, también conocidos como súper-Tierras, y planetas gaseosos pequeños, también conocidos como mini-Neptunos. Según los investigadores, este umbral se encuentra en un radio de tres veces el de la Tierra. Por debajo de este umbral, por lo tanto, es posible encontrar planetas similares a la Tierra en la vasta extensión de la galaxia. 

Literatura: M. Lozovsky, R. Helled, C. Dorn y J. Venturini. Radio umbral de planetas ricos en volátiles. Astrofísica. Revista de astrofísica . 9. Octubre de 2018, DOI: 10.3847 / 1538-4357 / aadd09 

Fuente: Universidad de Zurich