Planetas de algodón de azúcar

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Planetas de algodón de azúcar

Un exoplaneta es un planeta que es el descendiente de una estrella distante y reside fuera de nuestro propio Sistema Solar. Algunos de estos mundos alienígenas se asemejan a los planetas que habitan la familia de nuestro Sol, mientras que otros son tan diferentes que son verdaderos "bichos raros", a diferencia de todo lo que los astrónomos han observado en nuestro Sistema Solar. En el proceso de búsqueda de mundos alienígenas distantes más allá de nuestra Estrella, los astrónomos han llegado a la inevitable conclusión de que los planetas pueden estar compuestos por casi cualquier cosa. En diciembre de 2019, un equipo de astrónomos anunció el descubrimiento de una clase de planeta completamente nueva como nunca antes se había visto. Estos bichos raros "hinchados" están tan hinchados que tienen casi el mismo tamaño que Júpiter, pero sólo 1/100 de su masa.

Mercurio Venus, la Tierra y Marte son los planetas terrestres que habitan nuestro propio Sistema Solar. En dramático contraste, el más masivo del cuarteto de planetas exteriores, Júpiter y Saturno, están clasificados como gigantes gaseosos. Urano y Neptuno, los dos planetas más externos de los enormes, tienen una composición diferente a la de los gigantes gaseosos y se clasifican como gigantes de hielo.

El cuarteto de planetas terrestres , como nuestra propia Tierra, son mundos sólidos que se componen principalmente de rocas de silicato o metales. Los cuatro mundos disfrutan de la cálida y bien iluminada región interior de nuestro Sistema Solar, y están relativamente cerca de nuestro Sol. Están situados entre nuestra estrella turbulenta y ardiente y el cinturón principal de asteroides que se encuentra entre Marte y Júpiter.

El enorme dúo de gigantes gaseosos , Júpiter y Saturno, son mundos cargados de gas compuestos principalmente de hidrógeno y helio. A los gigantes gaseosos a veces se les llama "estrellas fallidas". Esto se debe a que contienen los mismos elementos básicos que una estrella.

En la década de 1990, los astrónomos se dieron cuenta de que Urano y Neptuno son realmente una clase distinta de planeta, a diferencia de sus dos hermanos gaseosos mucho más grandes. Este hermoso dúo azulado está clasificado como gigantes de hielo. Los gigantes de hielo están compuestos principalmente por elementos más pesados ​​que el hidrógeno y el helio, que son los dos elementos atómicos más ligeros. Estos dos mundos distantes están compuestos por elementos atómicos más pesados ​​como oxígeno, carbono, azufre y nitrógeno.

Los mundos alienígenas de "algodón de azúcar" se conocen actualmente como Super Puffs . Estos planetas hinchados podrían representar una fase transitoria de corta duración en la evolución del planeta. Dado que esta fase es breve, podría explicar por qué los astrónomos no ven nada parecido en nuestro Sistema Solar. Se ha propuesto que los Super Puffs pueden haber nacido mucho más lejos de sus estrellas y luego migrar hacia adentro, hacia el calor y la calidez de sus padres estelares. En este punto, sus atmósferas de hidrógeno y helio de baja densidad vuelan hacia el espacio entre planetas. En el futuro, podrían quedar planetas mucho más pequeños para contar su historia.

Los planetas familiares de nuestra estrella

Al 1 de diciembre de 2019, hay 4.135 exoplanetas validados que habitan en 3.073 sistemas, de los cuales 673 tienen más de un planeta solitario. Algunos de estos planetas se parecen mucho a los de la familia familiar de planetas principales de nuestra estrella, mientras que otros son tan exóticos que los astrónomos nunca soñaron que tales mundos pudieran existir, hasta que fueron descubiertos.

Las tres clases de planetas principales de nuestro propio Sistema Solar son distintas entre sí. El cuarteto de planetas terrestres internos muestra una superficie sólida, lo que los hace parecer muy diferentes del cuarteto de planetas gaseosos externos, tanto los dos gigantes gaseosos como los dos gigantes de hielo. Los cuatro planetas exteriores más grandes contienen una combinación de hidrógeno, helio y agua que existe en una variedad de estados físicos.

Todos los planetas terrestres de nuestro Sistema Solar tienen el mismo tipo básico de estructura. Esto significa que los cuatro planetas pequeños y rocosos tienen un núcleo metálico central, compuesto principalmente de hierro con un manto de silicato circundante. La Luna de la Tierra es similar a los cuatro planetas interiores principales, pero tiene un núcleo de hierro mucho más pequeño.

Durante los primeros años de nuestro Sistema Solar, cuando estaba por primera vez en el proceso de formación, probablemente había muchos más planetas terrestres . Sin embargo, se cree que la mayoría de estos antiguos planetesimales terrestres chocaron y se fusionaron entre sí, o fueron desalojados sin ceremonias de nuestro sistema solar por los cuatro planetas terrestres existentes .

Los dos gigantes con bandas densamente cubiertos de gas, Júpiter y Saturno, están compuestos casi en su totalidad por hidrógeno y helio, con elementos atómicos más pesados ​​que representan del 3 al 13 por ciento de la masa. Los dos gigantes gaseososSe cree que los habitantes del sistema solar exterior están formados por una capa exterior de hidrógeno molecular que rodea una capa de hidrógeno metálico. También se cree que el enorme dúo tiene núcleos rocosos fundidos. La región más externa de su atmósfera de hidrógeno está compuesta por numerosas capas de nubes visibles que se componen principalmente de agua y amoníaco. La capa de hidrógeno metálico representa la mayor parte de cada uno de los dos planetas, y se la denomina "metálica" porque la gran presión hace que el hidrógeno se transforme en un conductor eléctrico. Se cree que los núcleos del dúo gigante consisten en elementos más pesados ​​a temperaturas tan extremadamente altas que sus propiedades no se comprenden bien.

Urano y Neptuno son los dos planetas gigantes más externos, y están compuestos principalmente de elementos que son más pesados ​​que el hidrógeno y el helio. En astrofísica y ciencia planetaria, el término "hielos" se refiere a compuestos químicos volátiles con puntos de congelación por encima de aproximadamente 100 K, como agua, metano o amoníaco, con puntos de congelación de 273K, 91K y 195K, respectivamente.

Los sólidos constituyentes que lucían los dos gigantes de hielo probablemente ya eran sólidos cuando se incorporaron al dúo durante su formación, ya sea directamente en forma de hielos o atrapados en agua helada. Actualmente, muy poca agua en Urano y Neptuno permanece en forma de hielo. En cambio, el agua existe principalmente como un fluido supercrítico a las temperaturas y presiones dentro del dúo.

Los gigantes de hielo están compuestos de solo más del 20% de hidrógeno y helio en masa, en contraste dramático con los gigantes gaseosos de nuestro sistema solar , Júpiter y Saturno, que tienen más del 90% de hidrógeno y helio en masa.

El extraño caso de los planetas "Super Puff"

Los misteriosos planetas superhumeantes a veces se denominan "planetas de algodón de azúcar" porque tienen la densidad del algodón de azúcar. Los nuevos datos adquiridos del Telescopio Espacial Hubble (HST) de la NASA han proporcionado las primeras pistas valiosas sobre la química de un dúo de estos planetas hinchados, que residen en el sistema Kepler 51. Este sistema de exoplanetas en particular contiene en realidad un trío de súper bocanadas en órbita alrededor de una estrella joven similar al Sol. El sistema en sí fue descubierto por el telescopio espacial Kepler de la NASA en 2012. Sin embargo, no fue hasta 2014 cuando se determinó la densidad extremadamente baja de estos mundos exóticos de "algodón de azúcar", para asombro de muchos científicos planetarios.

Las recientes observaciones del HST permitieron a un equipo de astrónomos determinar con mayor precisión las estimaciones de tamaño y masa de estos planetas, validando de forma independiente su carácter "hinchado" de densidad extremadamente baja. A pesar de que estos extraños mundos de "algodón de azúcar" no son más que varias veces la masa de nuestro planeta, sus atmósferas de hidrógeno y helio están tan hinchadas que son casi del tamaño de Júpiter, el gigante de bandas de nuestro propio Sistema Solar. Aunque las súper bocanadas tienen un tamaño casi joviano, son aproximadamente cien veces más livianas en términos de masa.

Se desconoce cómo y por qué las atmósferas de estas exóticas súper bocanadas se expandieron hacia afuera. Sin embargo, sus atmósferas infladas los han convertido en objetivos especialmente fascinantes para futuros estudios atmosféricos. El uso de HST , el equipo de astrónomos se fue a la caza de más clues.They estaban interesados sobre todo en la búsqueda de agua en las atmósferas de los planetas, llamado Kepler 51b y 51 d . HST observó los planetas cuando transitaban(pasó frente a) el rostro deslumbrante de su estrella madre. Los científicos tenían como objetivo detectar el color infrarrojo de sus puestas de sol, determinando así la cantidad de luz absorbida por la atmósfera en luz infrarroja. Este tipo de observación permite a los científicos planetarios buscar los indicios de chismes de los componentes químicos del planeta, como el agua.

Los astrónomos del HST se sorprendieron al descubrir que los espectros de ambos planetas no mostraban ninguna firma química de chismorreos. Los científicos atribuyeron este resultado a las nubes de partículas que flotan en lo alto de sus atmósferas. "Esto fue completamente inesperado. Habíamos planeado observar grandes características de absorción de agua, pero simplemente no estaban allí. Estábamos nublados", comentó la Dra. Jessica Libby-Roberts en un comunicado de prensa del Observatorio Hubble de diciembre de 2019 . La Dra. Libby-Roberts es de la Universidad de Colorado en Boulder.

A diferencia de las propias nubes de agua de la Tierra, las nubes de los planetas de "algodón de azúcar" pueden estar formadas por cristales de sal o neblinas fotoquímicas, similares a las que se encuentran en Titán, la luna más grande de Saturno. La superficie de Titán está cubierta por un espeso smog de hidrocarburos de color naranja dorado.

Las nubes que pertenecen a ambos Kepler 51 b y 51 d comparan con otro de baja masa, planetas gaseosos situados más allá de nuestro sistema solar. Al comparar los espectros planos de los planetas de "algodón de azúcar" con los espectros de otros planetas, los astrónomos pudieron idear una hipótesis que proponía que la formación de nubes y neblina está relacionada con la temperatura de un planeta: cuanto más frío es un planeta, el más nublado se vuelve.

Los astrónomos también investigaron la posibilidad de que estos planetas no fueran realmente súper bocanadas en absoluto. La atracción gravitacional entre los planetas provoca que se desarrollen ligeros cambios en sus períodos orbitales. Como resultado de estos efectos de sincronización, se pueden determinar las masas planetarias. Al combinar las variaciones en el momento en que un planeta flota frente a la cara ardiente de su estrella madre (en tránsito) con los tránsitos observados por el Telescopio Espacial Kepler, los científicos pudieron restringir mejor las masas planetarias y la dinámica del planeta. sistema. Sus resultados demostraron estar de acuerdo con los medidos anteriormente para Kepler 51 b. Sin embargo, encontraron que Kepler 51 d era un poco menos masivo (o el planeta estaba incluso más hinchado) de lo que se había determinado previamente.

Finalmente, el equipo llegó a la conclusión de que las bajas densidades de estos planetas son en parte el resultado de la corta edad del sistema, que tiene apenas 500 millones de años. En comparación, nuestro propio Sol nació hace 4.600 millones de años. . Los modelos indican que estos planetas de "algodón de azúcar" se formaron fuera de lo que se denomina la línea de nieve de una estrella . La línea de nieve de una estrella es una región de posibles órbitas donde los materiales helados pueden sobrevivir. Los planetas de este sistema juvenil finalmente migraron hacia adentro, hacia su padre estelar, de una manera que se ha comparado con una "hilera de vagones de ferrocarril".

Ahora que los planetas están mucho más cerca de su estrella, sus atmósferas de baja densidad deberían evaporarse en el espacio en los próximos miles de millones de años. Usando modelos de evolución planetaria, el equipo de astrónomos demostró que Kepler 51 b, el planeta más cercano a su estrella, se parecerá, en aproximadamente mil millones de años, a una versión más pequeña y más caliente del Neptuno de nuestro propio sistema solar. Este tipo particular de exoplaneta es bastante común en toda nuestra Vía Láctea. Sin embargo, parece que Kepler 51 d, que está más lejos de su estrella madre, seguirá siendo un mundo extraño de baja densidad, aunque se encogerá y perderá una pequeña cantidad de su atmósfera hinchada. "Este sistema ofrece un laboratorio único para probar las teorías de la evolución temprana del planeta", comentó el Dr. Zach Berta-Thompson en el comunicado de prensa del Observatorio Hubble de diciembre de 2019 . La Dra. Berta-Thompson también es de la Universidad de Colorado en Boulder.

Será posible que los astrónomos finalmente puedan determinar la composición atmosférica del dúo de planetas hinchados con el próximo Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA . JWST tendrá sensibilidad a longitudes de onda de luz infrarroja más largas y es posible que pueda atravesar las capas de nubes. Las observaciones futuras con este telescopio podrían arrojar nueva luz sobre de qué están compuestos realmente estos bichos raros hinchados , resolviendo así un misterio intrigante.

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