Imagen artística de un exoplaneta con una atmósfera abultada.
(Imagen: © NASA)
Resulta que los exoplanetas pueden ser tan dulces como un viaje a la feria estatal: dos mundos descubiertos por el telescopio espacial Kepler de la NASA tienen aproximadamente la misma densidad que un paquete de algodón de azúcar. Los dos planetas, que orbitan alrededor de una estrella joven de unos 500 millones de años, son mundos recién nacidos casi tan anchos como gigantes gaseosos, aunque pesan menos de 10 veces la masa de la Tierra.
Usando el telescopio espacial Hubble de la NASA, los investigadores hicieron observaciones de seguimiento de los dos mundos "deliciosos", conocidos como Kepler-51b y Kepler-51d. Descubrieron que las atmósferas hinchadas de los mundos probablemente contenían una neblina que se extendía muy por encima de su superficie. Las atmósferas expandidas de los mundos los colocaron en una clase rara de exoplanetas, los superpozos.
"Estos son los exoplanetas de menor densidad hasta la fecha", dijo Jessica Roberts el mes pasado. Ella presentó los resultados preliminares durante la 232ª reunión semestral de la Sociedad Astronómica Americana en Denver. Roberts, un estudiante graduado de la Universidad de Colorado en Boulder, ayudó a detectar una comparación similar a la Tierra para los planetas. Encontró un análogo inusual para las súper bocanadas: un dulce regalo. [Los descubrimientos de planeta alienígena más intrigantes de 2017]
"Quiero que imagines planetas gigantes hechos de algodón de azúcar", dijo.
"Titanes realmente esponjosos"
En 2011, Kepler vio un mundo de baja densidad que orbitaba a la joven estrella Kepler 51; estudios posteriores confirmaron que el planeta tenía dos hermanos. Los tres planetas tienen una atmósfera abultada, y las observaciones iniciales sugirieron sus bajas densidades.
Las súper bocanadas llamaron la atención del asesor doctoral de Roberts en Boulder, Zachory Berta-Thompson, quien sospechaba que las atmósferas hinchadas serían más fáciles de estudiar que las atmósferas más establecidas en otros mundos. Junto con varios colegas, los científicos utilizaron Hubble para investigar la química de las atmósferas de 51b y 51d cuando la pareja pasó dos veces entre su estrella y la Tierra. El tercer mundo, 51c, solo recortó el borde del sol del sistema, manteniendo oculta su atmósfera, por lo que no fue parte del nuevo estudio.
Los investigadores descubrieron que ambos planetas producían una señal que sugería que pequeñas partículas llamadas aerosoles dominaban las atmósferas. Estos aerosoles podrían ser creados por bancos masivos de nubes, o podrían ser el signo de una neblina que rodea al planeta.
"Nuestra mejor suposición es que no estamos lidiando con algún tipo de condensación en la nube", dijo Roberts. "Lo que probablemente estamos tratando es algún tipo de turbidez fotoquímica de la que simplemente no sabemos de qué está hecha".
En el sistema solar, la luna más grande de Saturno, Titán, es la única dominada por una capa de neblina hecha de hidrocarburos, muy probablemente metano y etano. La luna masiva puede proporcionar una idea de las superpoblaciones, que podrían soportar una versión extendida de la bruma.
"Podríamos estar viendo algunos Titanes realmente esponjosos", dijo Roberts. [Twilight Haze brilla sobre el Titán Big Moon de Saturno en la hermosa foto de Cassini]
Planetas de algodón de azúcar
Calcular la densidad de un planeta requiere un retorno a la física de la escuela secundaria. La densidad de un objeto es su masa dividida por su volumen; El volumen está determinado por su radio. Las mediciones precisas del Hubble ayudaron a los investigadores a restringir mejor la masa de los exoplanetas. Para encontrar su radio, y por lo tanto su volumen, los científicos comparan el tamaño del planeta con su estrella. Al volver a visitar lo que se sabía sobre la estrella, Roberts y sus colegas pudieron determinar un radio más preciso.
Kepler-51b tiene una masa aproximadamente el doble que la Tierra y un radio aproximadamente siete veces mayor, y orbita su estrella cada 45 días. Con su órbita de 130 días, Kepler-51d es un poco más grande, aproximadamente 7.5 veces más grande que la Tierra con un radio casi diez veces mayor que el de nuestro planeta. El tercer hermano, Kepler-51c, tarda 85 días en viajar alrededor de la estrella y tiene aproximadamente cuatro veces el radio de la Tierra.
Al combinar la masa actualizada con el radio revisado, los investigadores pudieron calcular que las densidades de los planetas oscilaban entre 0.03 gramos y 0.06 gramos por centímetro cúbico. Es una décima parte tan densa como Saturno, el planeta menos denso del sistema solar, y uno que flotaría en el agua si pudieras encontrar una bañera lo suficientemente grande.
Averiguar lo que eso significaría en términos del mundo real requeriría un poco más de trabajo, pero Roberts estaba decidido.
Su primer pensamiento fue de malvaviscos. Derritió un lote en el microondas, pero descubrió que las golosinas blancas todavía eran demasiado densas.
"Eso fue un desastre horrible", dijo a Space.com.
Para sus deducciones de algodón de azúcar, se dirigió a una tienda de comestibles y compró contenedores de algodón de azúcar. El material recién hilado no era lo suficientemente denso, pero esperaba que las bañeras preempaquetadas pudieran funcionar. Ella midió el volumen del contenedor y pesó el material para calcular su densidad, que era una coincidencia cercana para las súper bocanadas.
"Compré muchas de estas bañeras, el [cajero] dijo, debes ser un fanático de los algodón de azúcar", dijo Roberts.
"Pensé, es para la ciencia".
Planetas jóvenes
¿Por qué son estos mundos tan densos? Roberts piensa que su juventud puede jugar un papel clave. Los planetas se forman cuando el polvo y las rocas chocan para construir un mundo. Cuando el núcleo rocoso es lo suficientemente masivo, su gravedad atrae gas más ligero para crear una atmósfera.
Según los modelos, las tres superpoletas se formaron fuera de la línea de nieve de su sistema, el límite invisible alrededor de las estrellas centrales donde el gas es lo suficientemente frío como para condensarse en hielo. Los planetas luego migraron hacia adentro, alcanzando sus órbitas actuales. A medida que se acercaban a la cálida estrella, su hielo se derritió y creó una atmósfera gaseosa que comienza a hincharse.
Mientras los planetas comienzan a calentarse por las colisiones que los formaron, se enfrían con el tiempo, causando una contracción del material. Al mismo tiempo, los vientos estelares quitan algo de su atmósfera. Según Roberts, los modelos sugieren que en los próximos 5 mil millones de años, cuando sea un poco más antiguo que la Tierra hoy, 51b se parecerá más a un planeta Neptuno típico. Debido a que está más lejos de la estrella, ella dijo que "51d probablemente será un poco extraño, porque no tiene tanta atmósfera despojada".
"En unos pocos miles de millones de años, veremos estos planetas más pequeños de lo que son ahora", dijo Roberts.
Si pudieras pararte en una de las súper bocanadas (suponiendo que tenga una superficie rocosa), la presión de la atmósfera probablemente sería abrumadoramente alta, dijo Roberts. Sería mejor flotar más alto en la atmósfera donde la presión sería menor, agregó.
Al principio de su vida, la Tierra probablemente se jactó de su propia atmósfera hinchada, dijo, aunque probablemente la perdió muy rápidamente.
Los científicos planean presentar su investigación para su publicación a finales de este verano.
¡Ahora solo necesitamos los mundos dulces para lucir colores de algodón de azúcar, como azul, rosa, morado o verde!
