¿Es nuestro Sistema Solar una rareza? Ahora que ya hemos descubierto más de quinientos exoplanetas sabemos que existen sistemas planetarios muy diferentes al nuestro. En la mayoría de los sistemas detectados existen gigantes gaseosos que orbitan muy cerca de sus estrellas, algo que se consideraba imposible hace apenas quince años. Por supuesto, esto no quiere decir que los júpiteres y neptunos calientes -como se denominan estos planetas- sean la norma en la Galaxia, ya que la mayoría de métodos para detectar planetas extrasolares favorecen la detección de este tipo de mundos. En todo caso, ¿son estos planetas frecuentes en las estrellas de tipo solar?
Los júpiteres calientes son el tipo de exoplaneta más común (NASA).
Hasta ahora hemos sido incapaces de responder a esta pregunta, pero los datos preliminares del telescopio espacial Kepler nos han permitido empezar a arrojar luz sobre el asunto. Recordemos que Kepler observa continuamente unas 156 000 estrellas en busca de planetas mediante el método del tránsito. Consideramos estrellas similares al Sol aquellas de tipo espectral G-K con unas temperaturas superficiales de 6100-4100 K. En el campo de visión de Kepler existen unas 58000 estrellas de este tipo. De ellas, 375 estrellas poseen un total de 438 candidatos a planetas con periodos menores a 50 días. Por comparación, el periodo de Mercurio es de 88 días.
Estrellas observadas por Kepler (puntos negros) y aquellas con candidatos a planetas (puntos rojos). El cuadrado azul son las estrellas de tipo solar (Howard et al.).
Relación entre el periodo y el radio de los planetas observados por Kepler con un periodo menor de 50 días (Howard et al.).
¿Y cómo son estos mundos? Bueno, de las observaciones de Kepler sólo podemos conocer su tamaño y a partir de ahí deducir su densidad y masa total, pero las conclusiones preliminares son interesantes. Por ejemplo, se observa que los planetas más abundantes son los más pequeños. Esto puede parecer una obviedad, pero no lo es en absoluto, ya que los modelos de formación planetaria actuales predicen la formación de planetas muy pequeños (alrededor de una masa terrestre) o muy grandes (100 ó 300 veces la masa de la Tierra o una masa de Júpiter), pero muy pocos con un tamaño intermedio. Es el llamado "desierto de neptunos".
Frecuencia de planetas con un periodo inferior a 50 días en estrellas de tipo solar. Para planetas con un radio menor a dos veces al terrestre, el ruido de la señal aumenta el error de forma exponencial. Según los modelos de formación planetaria, los planetas de tamaño entre 2-10 radios terrestres no deberían ser tan frecuentes (Howard et al.).
Según estos modelos, la mayoría de planetas deben formarse cerca de la llamada "línea de hielo", la zona donde el hielo de agua puede permanecer estable sin sublimarse (en el Sistema Solar está línea está situada a unos 300 millones de kilómetros del Sol). Una vez que los protoplanetas alcanzan un tamaño de varias masas terrestres, o bien se mueven en espiral hasta acabar cerca de su estrella, o bien comienzan a acumular hidrógeno y helio de forma muy rápida hasta convertirse en gigantes gaseosos como Júpiter o Saturno. De acuerdo con la teoría, deberían existir muy pocos planetas con 1-20 masas terrestres a distancias menores de 1 UA (150 millones de kilómetros). Sin embargo, los resultados de Kepler y de otros estudios similares parecen contradecir claramente estos modelos.
Densidad de los planetas extrasolares en función de su radio. Los triángulos azules son los planetas del Sistema Solar, los puntos rojos son candidatos a planetas de Kepler, mientras que los negros son planetas descubiertos por otros estudios (Howard et al.).
Composición interna de los planetas extrasolares detectados hasta la fecha (Howard et al.).
Y no sólo el tamaño es un problema. Los modelos tampoco son capaces de explicar satisfactoriamente la elevada excentricidad que se observan en las órbitas de muchos exoplanetas. Tampoco logran aclarar bien la causa de que algunos planetas extrasolares tengan unos planos orbitales muy inclinados con respecto al ecuador de su estrella. Por lo tanto, está claro que para saber hasta que punto nuestro Sistema Solar es un caso único debemos mejorar nuestros modelos teóricos. Bien es cierto que debemos tener cuidado a la hora de extrapolar estos resultados, porque las estrellas de tipo solar en el campo de visión de Kepler poseen unas propiedades (metalicidad, etc.) ligeramente distintas a la media galáctica. Por otro lado, a medida que recibamos más datos de Kepler encontraremos planetas más pequeños situados a mayores distancias de su estrella.
Frecuencia de planetas en función del tamaño y el tipo estelar. Las estrellas más frías parecen tener un número mayor de planetas grandes (Howard et al.).
Pero lo apasionante del caso es que por primera vez somos capaces de estudiar en detalle cómo son otros sistemas planetarios alrededor de estrellas similares al Sol. Más que nunca, estamos muy cerca de saber si vivimos en lugar privilegiado del Universo o no.
Referencias:
Los júpiteres calientes son el tipo de exoplaneta más común (NASA).
Hasta ahora hemos sido incapaces de responder a esta pregunta, pero los datos preliminares del telescopio espacial Kepler nos han permitido empezar a arrojar luz sobre el asunto. Recordemos que Kepler observa continuamente unas 156 000 estrellas en busca de planetas mediante el método del tránsito. Consideramos estrellas similares al Sol aquellas de tipo espectral G-K con unas temperaturas superficiales de 6100-4100 K. En el campo de visión de Kepler existen unas 58000 estrellas de este tipo. De ellas, 375 estrellas poseen un total de 438 candidatos a planetas con periodos menores a 50 días. Por comparación, el periodo de Mercurio es de 88 días.
Estrellas observadas por Kepler (puntos negros) y aquellas con candidatos a planetas (puntos rojos). El cuadrado azul son las estrellas de tipo solar (Howard et al.).
Relación entre el periodo y el radio de los planetas observados por Kepler con un periodo menor de 50 días (Howard et al.).
¿Y cómo son estos mundos? Bueno, de las observaciones de Kepler sólo podemos conocer su tamaño y a partir de ahí deducir su densidad y masa total, pero las conclusiones preliminares son interesantes. Por ejemplo, se observa que los planetas más abundantes son los más pequeños. Esto puede parecer una obviedad, pero no lo es en absoluto, ya que los modelos de formación planetaria actuales predicen la formación de planetas muy pequeños (alrededor de una masa terrestre) o muy grandes (100 ó 300 veces la masa de la Tierra o una masa de Júpiter), pero muy pocos con un tamaño intermedio. Es el llamado "desierto de neptunos".
Frecuencia de planetas con un periodo inferior a 50 días en estrellas de tipo solar. Para planetas con un radio menor a dos veces al terrestre, el ruido de la señal aumenta el error de forma exponencial. Según los modelos de formación planetaria, los planetas de tamaño entre 2-10 radios terrestres no deberían ser tan frecuentes (Howard et al.).
Según estos modelos, la mayoría de planetas deben formarse cerca de la llamada "línea de hielo", la zona donde el hielo de agua puede permanecer estable sin sublimarse (en el Sistema Solar está línea está situada a unos 300 millones de kilómetros del Sol). Una vez que los protoplanetas alcanzan un tamaño de varias masas terrestres, o bien se mueven en espiral hasta acabar cerca de su estrella, o bien comienzan a acumular hidrógeno y helio de forma muy rápida hasta convertirse en gigantes gaseosos como Júpiter o Saturno. De acuerdo con la teoría, deberían existir muy pocos planetas con 1-20 masas terrestres a distancias menores de 1 UA (150 millones de kilómetros). Sin embargo, los resultados de Kepler y de otros estudios similares parecen contradecir claramente estos modelos.
Densidad de los planetas extrasolares en función de su radio. Los triángulos azules son los planetas del Sistema Solar, los puntos rojos son candidatos a planetas de Kepler, mientras que los negros son planetas descubiertos por otros estudios (Howard et al.).
Composición interna de los planetas extrasolares detectados hasta la fecha (Howard et al.).
Y no sólo el tamaño es un problema. Los modelos tampoco son capaces de explicar satisfactoriamente la elevada excentricidad que se observan en las órbitas de muchos exoplanetas. Tampoco logran aclarar bien la causa de que algunos planetas extrasolares tengan unos planos orbitales muy inclinados con respecto al ecuador de su estrella. Por lo tanto, está claro que para saber hasta que punto nuestro Sistema Solar es un caso único debemos mejorar nuestros modelos teóricos. Bien es cierto que debemos tener cuidado a la hora de extrapolar estos resultados, porque las estrellas de tipo solar en el campo de visión de Kepler poseen unas propiedades (metalicidad, etc.) ligeramente distintas a la media galáctica. Por otro lado, a medida que recibamos más datos de Kepler encontraremos planetas más pequeños situados a mayores distancias de su estrella.
Frecuencia de planetas en función del tamaño y el tipo estelar. Las estrellas más frías parecen tener un número mayor de planetas grandes (Howard et al.).
Pero lo apasionante del caso es que por primera vez somos capaces de estudiar en detalle cómo son otros sistemas planetarios alrededor de estrellas similares al Sol. Más que nunca, estamos muy cerca de saber si vivimos en lugar privilegiado del Universo o no.
Referencias:
- Planet Occurrence within 0.25 AU of Solar-type Stars from Kepler, Howard et al. (ArXiV, 13 marzo 2011).
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