El escandaloso sistema de seis planetas de Kepler: cielo y telescopio

He cubierto los desarrollos en el campo de los planetas extrasolares desde 1995, cuando se anunció el primer planeta alrededor de una estrella similar al Sol alrededor de 51 Pegasi. Con el ritmo del descubrimiento avanzando a un ritmo aparentemente exponencial (la la cuenta actual es 525 y aumentando rápidamente), me siento un poco hastiado cada vez que se anuncia un nuevo resultado de exoplaneta. Se necesita mucho para impresionarme.

El escandaloso sistema de seis planetas de Kepler cielo y

Una interpretación artística de los 6 planetas conocidos que orbitan Kepler-11. El 26 de agosto de 2010, el observatorio Kepler de la NASA registró tres de ellos cruzando el disco de la estrella a la vez.

JPL / IPAC

Considérame impresionado. En lo que el astrofísico Jack Lissauer (NASA/Ames Research Center) llama «el descubrimiento de exoplanetas más importante desde 51 Peg», los científicos del equipo del telescopio espacial Kepler de la NASA han anunciado un sistema planetario completamente nuevo que parece tan escandaloso que casi no quiero para creerlo

El sistema consta de al menos seis planetas, todos los cuales orbitan la estrella anfitriona en una alineación tan perfecta entre sí y con nuestra línea de visión que periódicamente cruzan la cara del disco de la estrella, un evento conocido como tránsito. No solo eso, cinco de los seis están tan cerca de la estrella que cabrían fácilmente dentro de la órbita de Mercurio si estuvieran girando alrededor del Sol. Sus períodos orbitales oscilan entre 10,3 y 46,7 días.

Si eso no es lo suficientemente impresionante, los planetas en sí mismos no se parecen a nada en nuestro sistema solar. Los cinco planetas más internos varían en masa desde aproximadamente 2,3 a 13,5 veces la de la Tierra, y varían en diámetro desde aproximadamente 2 a 4,5 veces la de la Tierra. Al estar tan cerca del calor y el viento de la estrella anfitriona, uno podría esperar que fueran versiones ampliadas de los planetas terrestres, como el recientemente descubierto «planeta bala de cañón». Kepler-10b. Pero los cinco mundos tienen densidades sorprendentemente bajas, que van desde 3,1 gramos por centímetro cúbico en el extremo superior (ligeramente menos denso que nuestra Luna) hasta solo 0,5 g/cm3 (menos denso que Saturno, que consiste casi en su totalidad en gas).

Como señala Lissauer, los planetas se parecen más a mini-Neptunos que a súper-Tierras. Probablemente tienen núcleos de roca de hierro que están rodeados por gruesas envolturas de hielo y gas. Agrega el miembro del equipo Jonathan Fortney (Universidad de California, Santa Cruz): «Creo que son como un malvavisco con una bola en el centro. La mayor parte de la masa está en el núcleo, pero la mayor parte del volumen está en la atmósfera. .»

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Telescopio espacial Kepler de la NASA.

NASA/Misión Kepler/Wendy Stenzel

Los científicos de Kepler dirigidos por Lissauer descubrieron los planetas al ver cuánto cada uno atenúa ligeramente la luz de la estrella anfitriona cada vez que transita. La cantidad de oscurecimiento revela el diámetro del planeta. Normalmente, los astrónomos siguen a los candidatos a planetas de Kepler buscando cambios sutiles en el espectro de la estrella a medida que se tambalea bajo la influencia gravitacional de uno o más planetas. Estas medidas de velocidad radial pueden confirmar la existencia de un planeta y revelar su masa.

Pero en el caso de Kepler-11, la estrella es tan débil (magnitud 14) que realizar estas mediciones será un gran desafío. En cambio, Lissauer y sus colegas han medido la masa de los cinco planetas más internos al observar cómo se empujan gravitacionalmente entre sí, perturbaciones que se muestran como variaciones sutiles en los tiempos de tránsito.

Desafortunadamente, el sexto planeta, que orbita considerablemente más lejos (un poco más allá de donde Mercurio gira alrededor del Sol, y con un período de 118 días), aún no ha afectado lo suficiente a los planetas interiores como para medir su masa. El planeta tiene aproximadamente 3,7 veces el diámetro de la Tierra, pero todo lo que el equipo de Kepler puede decir sobre su masa es que tiene menos de 300 Tierras (un poco menos que la masa de Júpiter); de lo contrario, ya habrían detectado su influencia gravitatoria.

Nadie predijo que Kepler descubriría tal sistema, o incluso que tal sistema podría existir realmente en la naturaleza. Como señala el investigador de exoplanetas David Charbonneau (Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian), «¡Es simplemente uno de los conjuntos de datos más hermosos que he visto en mi vida! Sabía que en principio era posible encontrar un sistema de seis planetas en tránsito, pero cuando materializado, apenas podía creerlo».

Órbitas de planetas alrededor de Kepler-1

El sistema de seis planetas que rodea a la estrella designada Kepler-11 encajaría completamente dentro de la órbita de Venus.

NASA/Equipo científico de Kepler

Las simulaciones por computadora de la evolución a largo plazo del sistema muestran que la configuración es gravitacionalmente estable durante la vida útil estimada de 8 mil millones de años de la estrella anfitriona. La estrella en sí es muy similar al Sol en masa y temperatura, pero es más vieja y ligeramente hinchada. Está a unos 2.000 años luz de la Tierra en la constelación de Cygnus.

Los planetas parecen trazar órbitas casi circulares, y sus planos orbitales están alineados dentro de 1° o 2°, requisitos previos para mantener la estabilidad a largo plazo. Sorprendentemente, ninguno de los planetas está encerrado en resonancias orbitales con sus hermanos, lo que significa que sus períodos orbitales no vienen en proporciones de números enteros simples.

Todos estos factores indican que los planetas se formaron más allá de sus órbitas actuales y migraron lenta y suavemente hacia adentro dentro de un disco rico en gas que posiblemente contenía una gran cantidad de asteroides. La influencia gravitatoria del gas y de los cuerpos pequeños tendería a circularizar las órbitas y mantener sus planos orbitales bien alineados, y ayudaría a evitar que los planetas se bloqueen entre sí en resonancias.

Los planetas generalmente se vuelven menos densos cuanto más orbitan alrededor de la estrella madre, una relación que no sorprende. El calor y el viento de la estrella anfitriona están haciendo estallar los planetas, una interacción violenta que está despojando lentamente sus atmósferas, siendo los planetas más internos los que más sufren. «Este es exactamente el tipo de sistema que desea para estudiar este proceso de pérdida de masa», dice Fortney. «Seis planetas alrededor de la misma estrella; es ideal para la ciencia planetaria comparativa».

Candidatos a exoplanetas Kepler

Hasta el 1 de febrero de 2011, la nave espacial Kepler de la NASA había identificado 1.235 candidatos (puntos amarillos y azul oscuro), mucho más que el número de exoplanetas en tránsito conocidos antes de la misión (puntos violetas). Haga clic en la imagen para una versión más grande.

NASA / Wendy Stenzel

Lissauer también señala que podría haber planetas adicionales no detectados, ya sea dentro del planeta más interno, entre el quinto y el sexto planeta, o fuera de los planetas conocidos. Si el planeta es lo suficientemente masivo, eventualmente debería revelarse a través de sus perturbaciones gravitacionales de los mundos conocidos.

Exo-Tierras en abundancia

Si el nuevo sistema multiplanetario aún no te impresiona, toma nota de que los científicos de Kepler también anunciaron hoy cientos de nuevos candidatos a exoplanetas, lo que eleva el total de la misión a 1235. De los candidatos recién anunciados, docenas tienen el diámetro de la Tierra o menos. El miembro del equipo Geoff Marcy (Universidad de California, Berkeley), quien ha estado involucrado en más descubrimientos de planetas que nadie en la historia, estima que «90% a 95% de estos candidatos son planetas de buena fe». Agrega el miembro del equipo Daniel Fabrycky (Universidad de California, Santa Cruz): «Hay un montón de candidatos de planetas múltiples de Kepler. Hay 115 dobles, 45 triples, 8 cuádruples, 1 quíntuple y 1 sexteto (Kepler-11). Entonces, Kepler-11 es solo el extremo de una distribución, no un fenómeno».

Candidatos a Kepler en zonas habitables

En febrero de 2011, la nave espacial Kepler de la NASA había identificado 54 candidatos a planetas en las zonas de temperatura «habitable» de sus estrellas anfitrionas.

NASA / Wendy Stenzel

De los 1.235 candidatos a planeta de Kepler, 68 tienen aproximadamente el tamaño de la Tierra. Cinco de ellos orbitan dentro de la zona habitable de la estrella anfitriona, la región alrededor de una estrella donde el agua en la superficie de un planeta puede existir en estado líquido. En general, 54 de los nuevos candidatos a planeta orbitan dentro de la zona habitable de su estrella, 49 de los cuales van desde aproximadamente el doble del diámetro de la Tierra hasta más grandes que Júpiter.

Todo esto sugiere que los resultados más emocionantes de Kepler se encuentran en el futuro. Y quién sabe, después de que el recuento de exoplanetas haya aumentado a miles, y los astrónomos hayan caracterizado planetas y sistemas individuales hasta el punto en que realmente comprendan la diversidad total de lo que hay, tal vez resulte que nuestro sistema solar es el fenómeno.

Aquí hay más de la NASA en el sistema de seis planetas y en el de Kepler lanzamiento general de nuevos datos.

Arte especulativo de Dan Durda

Nuevos mundos por ganar. dan durda, un científico planetario especializado en asteroides, crea arte espacial planetario en su tiempo libre. Este trabajo, titulado «Melones de col de HD147513b», sugiere una de las infinitas posibilidades para los nuevos candidatos a exoTierra de Kepler que orbitan en las zonas habitables de sus estrellas.

Ver un versión más grande y otras obras de Durda. Él subtitula este: «Entrada de registro 47. 24 de noviembre de 2236. Después de 15 días finalmente llegamos al borde norte del gran desierto. Mañana deberíamos llegar a las colinas que hemos visto en el horizonte durante los últimos dos días. Esta tarde Collins encontró un parche de plantas suculentas que deberían ayudar con nuestro suministro de agua menguante. Primero se refirió a ellos como ‘melones de repollo’, por lo que el nombre se ha quedado…»

dan durda

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