Planetas de algodón de azúcar

Un exoplaneta es un planeta que es descendiente de una estrella distante y reside fuera de nuestro propio Sistema Solar. Algunos de estos mundos alienígenas se parecen a los planetas que habitan en 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 extraterrestres distantes más allá de nuestra estrella, los astrónomos han llegado a la conclusión inevitable de que los planetas pueden estar compuestos de 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 «inflados» están tan hinchados que tienen casi el mismo tamaño que Júpiter, pero solo 1/100 de su masa.

Mercurio Venus, la Tierra y Marte son los planetas terrestres habitando nuestro propio Sistema Solar. En dramático contraste, los más masivos del cuarteto de planetas exteriores, Júpiter y Saturno, se clasifican como gigantes gaseosos. Urano y Neptuno, los dos más exteriores de los enormes planetas, son diferentes en composición del 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 abrasadora, y el Cinturón principal de asteroides que se encuentra entre Marte y Júpiter.

El enorme dúo de gigantes gaseososJúpiter y Saturno, son mundos cargados de gas compuestos principalmente de hidrógeno y helio. gigantes gaseosos a veces se denominan «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 en realidad 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 gigantes de hielo se componen principalmente de elementos más pesados ​​que el hidrógeno y el helio, que son los dos elementos atómicos más ligeros. Estos dos mundos distantes están compuestos de elementos atómicos más pesados ​​como el oxígeno, el carbono, el azufre y el nitrógeno.

Los mundos alienígenas de «algodón de azúcar» se conocen actualmente como Súper bocanadas. Estos planetas hinchados podrían representar una fase transitoria de corta duración en la evolución del planeta. Debido a que esta fase es breve, podría explicar por qué los astrónomos no ven nada como ellos en nuestro Sistema Solar. Se ha propuesto que Súper bocanadas pueden haber nacido mucho más lejos de sus estrellas y luego migrado hacia el interior, 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 los planetas. En el futuro, podrían quedar planetas mucho más pequeños para contar su historia.

Los planetas familiares de nuestra estrella

A partir del 1 de diciembre de 2019, hay 4135 exoplanetas validados que habitan en 3073 sistemas, de los cuales 673 tienen más de un planeta solitario. Algunos de estos planetas se parecen mucho a los de la familiar familia 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 interior planetas terrestres todos muestran una superficie sólida, lo que los hace parecer muy diferentes del cuarteto de planetas gaseosos exteriores, ambos gigantes gaseosos y 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.

Todo nuestro Sistema Solar planetas terrestres lucen el mismo tipo básico de estructura. Esto significa que los cuatro pequeños planetas rocosos tienen un núcleo central metálico, 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 en proceso de formación, probablemente había muchos más planetas terrestres. Sin embargo, la mayoría de estos antiguos planetesimales terrestres se cree que han colisionado y fusionado entre sí–o fueron desalojados sin ceremonias de nuestro sistema solar por completo por los cuatro existentes planetas terrestres.

Los dos gigantes con bandas fuertemente 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 gas gigante Se 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 se compone de 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 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 exteriores y están compuestos principalmente de elementos que son más pesados ​​que el hidrógeno y el helio. En astrofísica y ciencia planetaria, el término «hielo» se refiere a compuestos químicos volátiles con puntos de congelación superiores a los 100 K, como agua, metano o amoníaco, con puntos de congelación de 273 K, 91 K y 195 K, respectivamente.

Los sólidos constituyentes que lucen los dos gigantes de hielo probablemente ya eran sólidos cuando se incorporaron al dúo durante su formación, ya sea directamente en forma de hielo o atrapados en hielo de agua. 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.

Él gigantes de hielo se componen de sólo alrededor del 20% de hidrógeno y helio en masa, en contraste dramático con nuestro sistema solar. gigantes gaseososJúpiter y Saturno, que tienen más del 90% de hidrógeno y helio en masa.

El extraño caso de los planetas «Super Puff»

El misterioso súper soplo Los planetas a veces se denominan «planetas de algodón de azúcar» porque tienen la densidad del algodón de azúcar. Nuevos datos adquiridos de la NASA Telescopio espacial Hubble (HST) 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 en realidad contiene un trío de súper bocanadas en órbita alrededor de una joven estrella similar al Sol. El sistema en sí fue descubierto por el buscador de planetas de la NASA. Telescopio espacial Kepler en 2012. Sin embargo, no fue hasta 2014 que se determinó la densidad extremadamente baja de estos mundos exóticos de «algodón de azúcar», para asombro de muchos científicos planetarios.

El reciente HST Las observaciones 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 tienen más que varias veces la masa de nuestro propio planeta, sus atmósferas de hidrógeno y helio están tan hinchadas que son casi del tamaño de Júpiter, el gigante con bandas de nuestro propio Sistema Solar. Aunque el súper bocanadas son casi jovianos en tamaño, son aproximadamente cien veces más ligeros en términos de masa.

Cómo y por qué las atmósferas de estos exóticos súper bocanadas expandido hacia afuera es desconocido. Sin embargo, sus atmósferas infladas los han convertido en objetivos especialmente fascinantes para futuros estudios atmosféricos. Utilizando HSTel equipo de astrónomos salió a la caza de más pistas. Estaban especialmente interesados ​​en buscar agua en las atmósferas de los planetas, denominadas Kepler 51b y 51 días. HST observó los planetas cuando transitado (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 el signos chismosos de los constituyentes químicos del planeta, como el agua.

Él HST Los astrónomos se sorprendieron al descubrir que los espectros de ambos planetas no mostraban ninguna firma química chismosa. 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 diciembre de 2019. Comunicado de prensa del Observatorio Hubble. 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 la luna más grande de Saturno, Titán. La superficie de Titán está cubierta por una espesa niebla de hidrocarburos de color naranja dorado.

Las nubes pertenecientes a ambos Kepler 51b y 51 días compararse con otros planetas gaseosos de baja masa 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 propone que la formación de nubes y neblina está relacionada con la temperatura de un planeta: cuanto más frío es un planeta, más 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 limitar mejor las masas planetarias y la dinámica del sistema. Sus resultados demostraron estar de acuerdo con los medidos anteriormente para Kepler 51 b. Sin embargo, encontraron que Kepler 51 días 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 edad joven del sistema, que tiene apenas 500 millones de años. En comparación, nuestro propio Sol nació hace 4600 millones de años. . Los modelos indican que estos planetas de «algodón de azúcar» se formaron fuera de lo que se denomina el centro de una estrella. linea de nieve de una estrella línea de nieve es una región de posibles órbitas donde los materiales helados pueden sobrevivir. Los planetas de este joven sistema finalmente migraron hacia su padre estelar, de una manera que se ha comparado con una «cadena 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 51b–el planeta más cercano a su estrella–, en mil millones de años más o menos, se parecerá mucho 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 días, 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 de los primeros planetas», comentó el Dr. Zach Berta-Thompson en diciembre de 2019. Comunicado de prensa del Observatorio Hubble. 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 de la NASA Telescopio espacial James Webb (JWST). JWST tendrá una sensibilidad a las longitudes de onda de luz infrarroja más largas y puede atravesar las capas de nubes. Las futuras observaciones con este telescopio podrían arrojar nueva luz sobre lo que estos hinchado los bichos raros están realmente compuestos, resolviendo así un misterio intrigante.

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