Entre los casi 550 exoplanetas conocidos, la mayoría son gigantes gaseosos que orbitan su estrella a distancias muy pequeñas. Son los llamados "júpiteres calientes". En nuestro Sistema Solar todos los planetas gigantes presentan anillos, aunque sin duda es Saturno el que se lleva la palma en cuanto a vistosidad. Pero, ¿podrían existir júpiteres calientes con anillos? O mejor dicho, ¿son los "saturnos calientes" frecuentes en nuestra Galaxia?
¿Existirán Saturnos calientes? (NASA).
A primera vista uno puede pensar, ¿y por qué no? ¿Qué tienen de especial los anillos? En realidad el asunto es complejo, ya que debemos tener en cuenta que las partículas que forman los anillos de Saturno están formadas en su mayor parte por hielos -sí, en plural: hielo de agua, de amoniaco, etc.-. Pero un saturno caliente está tan cerca de su astro que las temperaturas deberían causar la sublimación instantánea de estas partículas. Así que está claro que si estos planetas tienen anillos, deberán estar compuestos por partículas rocosas.
Los cálculos demuestran que el tamaño del radio de Roche de muchos exoplanetas descubiertos por el método del tránsito permite la existencia de anillos. Este radio es la distancia máxima a partir de la cual un satélite no puede mantener su forma y resulta destruido por las fuerzas de marea del planeta. Los anillos planetarios están situados por lo tanto dentro del radio de Roche. El radio depende del tamaño del planeta y de su densidad, así como de la densidad de las partículas de los anillos. Para los saturnos calientes, la composición de los anillos será, como hemos visto, principalmente rocosa. Además hay que tener en cuenta cuál es el punto de fusión y/o sublimación de los minerales rocosos, ya que estos planetas están tan cerca de sus estrellas que incluso la roca puede sublimarse. Teniendo todo esto en cuenta, aproximadamente 35 exoplanetas conocidos podrían tener a su alrededor anillos de partículas rocosas.
Radio de Roche de varios exoplanetas conocidos en función de su distancia orbital calculado para dos densidades distintas: 3 g/cm3 (círculos azules) y 5 g/cm3 (círculos rojos) (Schlichting et al.).
No obstante, el principal enemigo de un sistema anillado alrededor de un saturno caliente no son las fuerzas de marea, sino la potente luz de la cercana estrella. Toda radiación luminosa ejerce una presión sobre las partículas de pequeño tamaño, ocasionando que se desplacen en su órbita. Esta presión de radiación es la causante de que las partículas de polvo interplanetarias caigan lentamente hacia el Sol siguiendo trayectorias espirales, un fenómeno conocido como efecto Poynting-Robertson.
Tamaño mínimo de las partículas de un anillo en función de la distancia planetaria para un tiempo de vida de cien milones de años (Schlichting et al.).
Aparentemente, las partículas de los anillos de un saturno caliente deberían resultar destruidas por este efecto en poco tiempo. Sin embargo, recientemente se ha demostrado que los anillos podrían sobrevivir durante más de cien millones de años siempre y cuando el tamaño medio de las partículas fuese superior a un metro. Si los anillos son especialmente gruesos y bloquean la luz estelar de forma más o menos efectiva, partículas mucho más pequeñas podrían permanecer en su interior durante un periodo comprendido entre un millón y mil millones de años.
Tiempo de vida medio de un sistema anillado en función de la distancia a la estrella (Schlichting et al.).
En cualquier caso, lo realmente sorprendente es que estos anillos podrían ser observados por el telescopio espacial Kepler, dedicado a detectar exoplanetas mediante el método del tránsito. Para aumentar la probabilidad de detección de los anillos, los planetas deberían estar situados a más de 15 millones de km (0,1 UA) de su estrella. Eso sí, esta probabilidad depende de la inclinación del plano de los anillos con respecto a la línea de visión. Obviamente, cuanto más inclinados estén los anillos, más fáciles de ver serán. El problema es que los saturnos calientes orbitan tan cerca de su estrella que las fuerzas de marea se habrán encargado de eliminar cualquier inclinación significativa del eje de rotación de estos planetas. Por este motivo, es muy posible que la mayoría de los anillos de los saturnos calientes sean invisibles. Pero en el caso de que podamos detectarlos, las consecuencias serían muy interesantes. Más allá de la simple curiosidad, el caso es que estos anillos podrían presentar distorsiones por culpa de la acción conjunta de las fuerzas de marea planetarias y estelares. Si somos capaces de medir esta distorsión, podríamos determinar varios parámetros del interior de los exoplanetas. Dicho de otro modo, los anillos servirían como sondas avanzadas para estudiar el interior de mundos situados a decenas de años luz. Sorprendente.
Y no tendremos que esperar mucho para saber si estos tesoros de la naturaleza existen realmente. En los próximos años sabremos si entre los muchos descubrimientos que el telescopio Kepler está a punto de realizar se encuentran los anillos exoplanetarios.
Más información:
¿Existirán Saturnos calientes? (NASA).
A primera vista uno puede pensar, ¿y por qué no? ¿Qué tienen de especial los anillos? En realidad el asunto es complejo, ya que debemos tener en cuenta que las partículas que forman los anillos de Saturno están formadas en su mayor parte por hielos -sí, en plural: hielo de agua, de amoniaco, etc.-. Pero un saturno caliente está tan cerca de su astro que las temperaturas deberían causar la sublimación instantánea de estas partículas. Así que está claro que si estos planetas tienen anillos, deberán estar compuestos por partículas rocosas.
Los cálculos demuestran que el tamaño del radio de Roche de muchos exoplanetas descubiertos por el método del tránsito permite la existencia de anillos. Este radio es la distancia máxima a partir de la cual un satélite no puede mantener su forma y resulta destruido por las fuerzas de marea del planeta. Los anillos planetarios están situados por lo tanto dentro del radio de Roche. El radio depende del tamaño del planeta y de su densidad, así como de la densidad de las partículas de los anillos. Para los saturnos calientes, la composición de los anillos será, como hemos visto, principalmente rocosa. Además hay que tener en cuenta cuál es el punto de fusión y/o sublimación de los minerales rocosos, ya que estos planetas están tan cerca de sus estrellas que incluso la roca puede sublimarse. Teniendo todo esto en cuenta, aproximadamente 35 exoplanetas conocidos podrían tener a su alrededor anillos de partículas rocosas.
Radio de Roche de varios exoplanetas conocidos en función de su distancia orbital calculado para dos densidades distintas: 3 g/cm3 (círculos azules) y 5 g/cm3 (círculos rojos) (Schlichting et al.).
No obstante, el principal enemigo de un sistema anillado alrededor de un saturno caliente no son las fuerzas de marea, sino la potente luz de la cercana estrella. Toda radiación luminosa ejerce una presión sobre las partículas de pequeño tamaño, ocasionando que se desplacen en su órbita. Esta presión de radiación es la causante de que las partículas de polvo interplanetarias caigan lentamente hacia el Sol siguiendo trayectorias espirales, un fenómeno conocido como efecto Poynting-Robertson.
Tamaño mínimo de las partículas de un anillo en función de la distancia planetaria para un tiempo de vida de cien milones de años (Schlichting et al.).
Aparentemente, las partículas de los anillos de un saturno caliente deberían resultar destruidas por este efecto en poco tiempo. Sin embargo, recientemente se ha demostrado que los anillos podrían sobrevivir durante más de cien millones de años siempre y cuando el tamaño medio de las partículas fuese superior a un metro. Si los anillos son especialmente gruesos y bloquean la luz estelar de forma más o menos efectiva, partículas mucho más pequeñas podrían permanecer en su interior durante un periodo comprendido entre un millón y mil millones de años.
Tiempo de vida medio de un sistema anillado en función de la distancia a la estrella (Schlichting et al.).
En cualquier caso, lo realmente sorprendente es que estos anillos podrían ser observados por el telescopio espacial Kepler, dedicado a detectar exoplanetas mediante el método del tránsito. Para aumentar la probabilidad de detección de los anillos, los planetas deberían estar situados a más de 15 millones de km (0,1 UA) de su estrella. Eso sí, esta probabilidad depende de la inclinación del plano de los anillos con respecto a la línea de visión. Obviamente, cuanto más inclinados estén los anillos, más fáciles de ver serán. El problema es que los saturnos calientes orbitan tan cerca de su estrella que las fuerzas de marea se habrán encargado de eliminar cualquier inclinación significativa del eje de rotación de estos planetas. Por este motivo, es muy posible que la mayoría de los anillos de los saturnos calientes sean invisibles. Pero en el caso de que podamos detectarlos, las consecuencias serían muy interesantes. Más allá de la simple curiosidad, el caso es que estos anillos podrían presentar distorsiones por culpa de la acción conjunta de las fuerzas de marea planetarias y estelares. Si somos capaces de medir esta distorsión, podríamos determinar varios parámetros del interior de los exoplanetas. Dicho de otro modo, los anillos servirían como sondas avanzadas para estudiar el interior de mundos situados a decenas de años luz. Sorprendente.
Y no tendremos que esperar mucho para saber si estos tesoros de la naturaleza existen realmente. En los próximos años sabremos si entre los muchos descubrimientos que el telescopio Kepler está a punto de realizar se encuentran los anillos exoplanetarios.
Más información:
- Warm Saturns: On the Nature of Rings around Extrasolar Planets that Reside Inside the Ice Line, Schlichting et al. (ArXiV, 19 de abril de 2011).
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