Detección de planetas cercanos a otras estrellas. Los científicos han estimado cuántos planetas hay en nuestra galaxia y cuántos de ellos son potencialmente aptos para la vida.

Un exoplaneta es un planeta que se encuentra fuera de nuestro sistema solar. Se han descubierto miles de objetos similares en las últimas dos décadas, en su mayoría utilizando el telescopio espacial Kepler de la NASA.

Exoplaneta: ¿qué es?

Estos difieren significativamente en sus tamaños y órbitas. Algunos de ellos son planetas gigantes que giran cerca de sus estrellas. Algunas están cubiertas de hielo, otras de rocas. La NASA y otras agencias están buscando un tipo especial de planeta: quieren un exoplaneta similar a la Tierra que orbite una estrella similar al Sol ubicada en la zona habitable.

La zona habitable es el rango de distancias a una estrella en el que la temperatura del planeta permite la existencia de océanos de agua líquida, lo cual es crítico para la vida. La primera definición de la zona se basó en un simple equilibrio térmico, pero los cálculos modernos incluyen muchos otros factores, incluido el efecto invernadero de la atmósfera del planeta. Esto hace que los límites de la zona habitable se vuelvan borrosos.

Teoría del origen de la vida.

Aunque el exoplaneta es un descubrimiento de la década de 1990, desde hace años los astrónomos están convencidos de su existencia. No sólo lo creyeron, sino que basaron sus conclusiones en la lenta rotación de nuestro propio Sol y otras estrellas.

Los astrónomos tienen una teoría sobre el origen de la vida en nuestro sistema solar. En resumen, una nube giratoria de gas y polvo (la llamada nebulosa protosolar) colapsó bajo la influencia de su propia gravedad y formó nuestra estrella y nuestros planetas. Después de esto, la conservación del momento angular significó que la futura estrella debería girar cada vez más rápido. Sin embargo, aunque tiene el 99,8% tiene el 96% de su momento angular. Los astrónomos se han preguntado por qué nuestra estrella gira tan lentamente.

La joven estrella tenía un campo magnético muy fuerte, cuyas líneas de fuerza penetraban en el disco de gas arremolinado a partir del cual se formaron los planetas. Estas líneas estaban asociadas con partículas de gas cargadas y actuaban como anclas, ralentizando la formación del Sol y haciendo girar el gas que eventualmente se convirtió en planetas. La mayoría de las estrellas giran lentamente, por lo que los astrónomos concluyeron que en ellas se había producido el mismo "frenado magnético", lo que significa que debió haber ocurrido la formación de planetas. De ahí la conclusión lógica: es necesario buscar planetas alrededor de estrellas similares al Sol.

Primeros descubrimientos

Por esta y otras razones, los científicos inicialmente limitaron su búsqueda de exoplanetas a estrellas similares al Sol, pero los dos primeros descubrimientos en 1992 fueron de un púlsar (el remanente de una estrella que gira rápidamente y que murió como supernova) llamado PSR 1257+12. . El primer exoplaneta confirmado orbitando una estrella (foto incluida en el artículo) que cumple este requisito fue descubierto en 1995. Se convirtió en 51 Pegasi b, cuya masa es comparable a c y que está 20 veces más cerca de su Sol que la Tierra. Esto fue una sorpresa. Pero siete años antes ocurrió otra cosa extraña que dejó claro que se descubrirían muchos exoplanetas.

En 1988, un grupo de científicos canadienses descubrió un planeta del tamaño de Júpiter orbitando Gamma Cephei. Pero como su órbita era mucho más pequeña que la de Júpiter, los científicos no anunciaron un descubrimiento definitivo. Los astrónomos no se atrevieron a sugerir que tales planetas existieran. Era tan diferente de nuestro sistema solar que los científicos fueron extremadamente cautelosos.

De grande a pequeño

Casi todos los exoplanetas descubiertos al principio son un enorme gigante gaseoso parecido a Júpiter (o incluso más grande) que orbita a poca distancia de su estrella madre. Esto se explica por el hecho de que los astrónomos utilizaron una técnica para medir la velocidad radial, que determina el grado en que la estrella "oscila" cuando los planetas orbitan a su alrededor. Los de gran tamaño que se encontraban cerca tuvieron un impacto tan significativo que se pudo detectar fácilmente.

Antes de la era de los descubrimientos de exoplanetas, los instrumentos sólo podían medir los movimientos de las estrellas con una precisión de un kilómetro por segundo, lo que era insuficiente para detectar sus vibraciones bajo la influencia de los planetas. Los instrumentos modernos son capaces de medir velocidades de hasta centímetros por segundo, en parte debido a la precisión mejorada del equipo, pero también porque los astrónomos son más hábiles para aislar señales débiles de los datos.

Explosión de información de Kepler

Hasta la fecha, hay más de 1.000 exoplanetas confirmados descubiertos por un solo satélite. El telescopio espacial Kepler fue puesto en órbita en 2009 y estuvo buscando planetas habitables durante cuatro años. Utilizó un método llamado "tránsito", que mide la atenuación de una estrella mientras un objeto cósmico pasa frente a ella.

Kepler reveló una gran cantidad de diferentes tipos de planetas. Además de los gigantes gaseosos y los cuerpos terrestres, el telescopio ayudó a establecer la existencia de una nueva clase de "supertierras", cuyo tamaño está dentro del rango de los tamaños de la Tierra y Neptuno. Algunos de ellos se encuentran en las zonas habitables de sus estrellas, pero los astrobiólogos aún están comprobando los cálculos para descubrir cómo podría desarrollarse la vida en esos mundos.

En 2014, los astrónomos de Kepler introdujeron un método llamado “prueba de multiplicidad” que aumentaría la velocidad a la que los planetas candidatos ascienden al estado confirmado. La técnica se basa en la estabilidad orbital: muchas estrellas se oscurecen a intervalos cortos, lo que sólo podría ser causado por planetas en órbitas pequeñas, ya que si fueran estrellas, se empujarían gravitacionalmente entre sí fuera del sistema en unos pocos millones de años.

Otras misiones

Aunque los satélites que buscaban exoplanetas (Kepler y el francés CoRoT) han completado sus misiones iniciales, los científicos todavía están procesando los datos obtenidos con su ayuda y haciendo nuevos descubrimientos. Y no se quedarán sin trabajo. Los satélites MOST y TESS de la NASA siguen funcionando, y el satélite suizo CHEOPS y el satélite PLATO de la ESA comenzarán a buscar tránsito desde el espacio en un futuro próximo. En la Tierra, el espectrógrafo HARPS del telescopio de 3,6 metros del Observatorio Europeo Austral en Chile está realizando búsquedas Doppler de oscilaciones estelares, pero muchos otros telescopios están a la caza.

Un ejemplo es el telescopio espacial Spitzer de la NASA. Debido a que es sensible en la región infrarroja del espectro, es capaz de medir el perfil de temperatura del exoplaneta y proporcionar información sobre su atmósfera.

De los más de 3.000 planetas conocidos, es difícil elegir sólo unos pocos. Los exoplanetas pequeños y rocosos en la zona habitable parecen ser los mejores candidatos, pero los astrónomos han identificado otros que han ampliado nuestra comprensión de la formación y el desarrollo de otros mundos.

Las primeras golondrinas

51 Pegasos b. Como se mencionó anteriormente, fue el primer exoplaneta probado en orbitar una estrella de tipo solar. Con la mitad de la masa de Júpiter, se encuentra alejado del centro del sistema a la distancia de Mercurio. El planeta está tan cerca de su estrella que, muy probablemente, uno de sus lados esté bloqueado por las mareas: está constantemente frente a la estrella.

HD 209458b. Fue el primer exoplaneta descubierto en 1999 (foto incluida en el artículo) que transitó por su estrella (aunque utilizando el método Doppler), y le siguieron otros descubrimientos. Es el primer planeta fuera del sistema solar al que se han determinado los parámetros de su atmósfera, incluido su perfil de temperatura y la ausencia de nubes.

Mundos notables

55 Cancri e. Este exoplaneta es lo que se llama una “súper Tierra” que orbita una estrella lo suficientemente brillante como para ser vista a simple vista. De esta manera, los astrónomos pueden estudiar el sistema con más detalle que cualquier otro. Su “año” dura sólo 17 horas y 41 minutos (esto se determinó cuando MOST observó el sistema durante dos semanas en 2011). Los teóricos sugieren que 55 Cancri e puede ser rico en carbono y tener un núcleo de diamante.

HD 80606b. Este exoplaneta posee el récord (en el momento de su descubrimiento en 2001) de excentricidad orbital. Es probable que la trayectoria de su movimiento, similar a la órbita del cometa Halley, esté asociada a la influencia de otra estrella. Además, una órbita tan extrema provoca una variabilidad extrema en el entorno del planeta.

AVISPA-33b. Fue descubierta en 2011 y tiene una especie de capa de protección solar, la estratosfera, que absorbe parte de la luz visible y ultravioleta de la estrella madre. El planeta no sólo se mueve en órbita en la dirección opuesta, sino que también provoca vibraciones en la estrella, que son registradas por el satélite MOST.

Géminis de la tierra

Kepler-442b. Este exoplaneta es lo que se llama “el gemelo de la Tierra”. Por su tamaño, masa y régimen de temperatura, es muy similar a nuestro planeta. Descubierto el 6 de enero de 2015, se encuentra a 1.120 años luz de distancia. La temperatura de la superficie de este exoplaneta rocoso es de -40 °C. Su masa es 2,34 veces la masa de la Tierra y su gravedad es un 30% mayor. El planeta está fuera de la zona donde está vigente el bloqueo de mareas. En un artículo publicado en 2015, fue nombrado, junto con Kepler-186f y 62f, como el mejor candidato para planetas potencialmente habitados (ver foto).

Exoplaneta Kepler-78b. Orbita la estrella Kepler-78. En el momento de su descubrimiento en 2013, el planeta era más similar a la Tierra en términos de masa, radio y densidad media. No sólo se detectó su tránsito sobre el fondo de la estrella, sino también un eclipse y la luz reflejada correspondiente a las fases orbitales. El “año” del exoplaneta dura sólo 8,5 horas, porque está 40 veces más cerca de la estrella que la distancia entre Mercurio y el Sol.

Los mundos que orbitan alrededor de otras estrellas se llaman "exoplanetas" y van desde gigantes gaseosos más grandes que Júpiter hasta planetas pequeños y rocosos como la Tierra o Marte. Los planetas distantes pueden estar lo suficientemente calientes como para que el metal se derrita en sus superficies o bolas de nieve heladas. Muchos de ellos orbitan sus estrellas con tanta rapidez y cercanía que su año dura varios días terrestres. Algunos pueden tener dos soles. También hay vagabundos expulsados ​​de sus sistemas, aquellos que deambulan por la galaxia en la oscuridad.

La Vía Láctea es una enorme familia de estrellas que se extiende a lo largo de aproximadamente 100.000 años luz. Su estructura en espiral alberga alrededor de 400 mil millones de habitantes, y nuestro Sol se encuentra entre ellos. Si cada una de estas estrellas no tiene un planeta en órbita, sino varios, como en el Sistema Solar, entonces el número de mundos en la Vía Láctea es simplemente astronómico: el número asciende a billones.

Miles de sistemas estelares viven en la Vía Láctea. Crédito: ESO/M. Kornmesser

La humanidad ha estado especulando durante varios siglos sobre la posibilidad de la existencia de planetas alrededor de estrellas distantes, y ahora podemos decir con seguridad que existen mundos extrasolares. Nuestra vecina más cercana, Próxima Centauri, hizo un descubrimiento recientemente y probablemente no esté sola. La distancia hasta él es de aproximadamente 4,5 años luz o 40 billones de kilómetros. Sin embargo, la mayoría de los exoplanetas encontrados se encuentran a cientos o miles de años luz de distancia.

La mala noticia es que todavía no tenemos forma de llegar a ellos. La buena noticia es que podemos observarlos, medir su temperatura, sondear su atmósfera y pronto descubriremos señales de vida escondidas en la tenue luz proveniente de estos mundos distantes.

El primer exoplaneta que apareció en el escenario mundial fue 51 Pegasi b, a 50 años luz de distancia, que orbita su estrella una vez cada 4 días terrestres. El punto de inflexión tras el cual los planetas extrasolares se convirtieron en algo común se produjo en 1995.

Representación artística del caliente Júpiter. Crédito: ESO

Incluso antes de 51 Pegasi b había varios candidatos. El exoplaneta conocido hoy como Tadmor fue descubierto en 1988. Aunque su existencia fue puesta en duda en 1992 por falta de pruebas, diez años más tarde, observaciones adicionales confirmaron que Gamma Cephei A estaba efectivamente orbitada por un planeta. Luego, en 1992, se descubrió un sistema de “planetas púlsar”. Estos mundos orbitan una estrella muerta, PSR 1257+12, ubicada a 2.300 años luz de la Tierra.

Ahora vivimos en un universo de exoplanetas. Su número aumenta constantemente y, por el momento, el número de planetas confirmados fuera del sistema solar ha superado el umbral de los 3.700, pero en la próxima década la gráfica puede saltar a decenas de miles.

¿Cómo llegamos aquí?

Estamos en el umbral de grandes descubrimientos. La era de las primeras exploraciones y los primeros exoplanetas confirmados prepararon el escenario para la siguiente fase: la búsqueda de mundos distantes con telescopios más nítidos y sofisticados en el espacio y en la Tierra. A algunos de ellos se les encomendó la tarea de realizar un censo preciso de la población, calculando los distintos tamaños y tipos de exoplanetas. Otros estudian cuidadosamente mundos individuales, sus atmósferas y su potencial para sustentar vida.

La obtención de imágenes directas de exoplanetas, es decir, fotografías reales de ellos, desempeña un papel cada vez más importante, aunque los científicos han alcanzado el nivel actual de conocimiento principalmente por medios indirectos. Los dos métodos principales se basan en oscilaciones y eclipses.

"Cazador" de exoplanetas TESS. Crédito: NASA

Hoy en día, se sabe poco sobre esta clase de mundos extrasolares, incluso si son habitables. La razón de esto es la ausencia de análogos de la súper Tierra en el Sistema Solar. Si tenemos suerte, uno de ellos mostrará signos de oxígeno, dióxido de carbono y metano en su atmósfera. Sin embargo, la búsqueda de atmósferas de planetas del tamaño de la Tierra tendrá que esperar hasta una futura generación de telescopios espaciales en la década de 2030.

Gracias al telescopio Kepler, ahora sabemos que las estrellas que tenemos encima están rodeadas de planetas. Y podemos estar seguros no sólo de una enorme variedad de exoplanetas vecinos, sino también de que la aventura apenas comienza.

– planetas más allá del sistema solar: detección y caracterización, primeros descubrimientos, clasificación, métodos de búsqueda, lista, Kepler y James Webb.

Exoplanetas llamados mundos ubicados fuera de nuestro sistema solar. Durante los últimos 20 años, se han encontrado miles de planetas alienígenas utilizando el poderoso telescopio espacial Kepler de la NASA. Todos difieren en tamaño y órbita. Algunos son gigantes y orbitan muy cerca, mientras que otros son helados o rocosos. Pero las agencias espaciales se centran en una especie específica. Buscan exoplanetas del tamaño de la Tierra y ubicados en la zona habitable.

La zona habitable es la distancia ideal entre un planeta y una estrella para mantener la temperatura adecuada para la formación de agua líquida. Las primeras observaciones se basaban únicamente en el balance térmico, pero ahora también se tienen en cuenta otros factores, como el efecto invernadero. Por supuesto, esto “desdibuja” los límites de la zona.

En agosto de 2016, los científicos anunciaron que habían encontrado un candidato adecuado para un exoplaneta similar a la Tierra cerca de la estrella Próxima Centauri. El nuevo mundo recibió el nombre de Próxima b. Es 1,3 veces más masivo que la Tierra (rocoso). Se encuentra a 7,5 millones de kilómetros de la estrella y permanece en órbita 11,2 días. Esto significa que el planeta está bloqueado: un lado siempre está orientado hacia la estrella (como ocurre con el satélite terrestre).

Primeros descubrimientos de exoplanetas

Aunque los exoplanetas no fueron confirmados oficialmente hasta la década de 1990, los astrónomos sabían que estaban ahí fuera. Y no se basó en fantasías y fuertes deseos. Fue suficiente observar la lenta rotación de nuestra estrella y nuestros planetas.

Los científicos conocían el mecanismo principal: la historia del surgimiento del sistema solar. Sabían que había una nube de gas y polvo que no podía soportar la presión de su propia gravedad y colapsaba sobre sí misma. En el momento del accidente, ya apareció. La conservación del momento angular proporcionó aceleración a la futura estrella. El Sol contiene el 99,8% de la masa de todo el sistema y los planetas contienen el 96% del impulso. Por eso, los investigadores no se cansan de sorprenderse de la lentitud de nuestra estrella.

Comenzaron a buscar exclusivamente estrellas similares a la nuestra. Pero los primeros hallazgos en 1992 condujeron inesperadamente a un púlsar (una estrella muerta que gira rápidamente después de la explosión de una supernova): PSR 1257+12. En 1995 se descubrió el primer mundo: 51 Pegasi b. Era similar en tamaño, pero estaba ubicado más cerca de su estrella. Fue un descubrimiento asombroso e impactante. Pero han pasado 7 años y hemos encontrado un nuevo planeta, lo que da a entender que el Universo es rico en mundos.

En 1998, un equipo de Canadá detectó un mundo tipo Júpiter cerca de Gamma Cepheus. Pero su trayectoria orbital era mucho más pequeña que la de Júpiter y los científicos no pretendieron estudiar el hallazgo.

Métodos de registro de exoplanetas.

El astrofísico Sergei Popov sobre los planetas en tránsito, el fenómeno de las lentes gravitacionales y el telescopio Gaia:

Auge de datos sobre exoplanetas

Los primeros exoplanetas descubiertos fueron gigantes gaseosos (como Júpiter). Luego los científicos utilizaron la técnica de la velocidad radial. Calculó el nivel de "influjo" de la estrella. Este efecto se creaba si hubiera planetas cerca. Los ejemplares grandes son más masivos y, por tanto, su presencia es más fácil de detectar.

Antes de iniciar la investigación activa sobre exoplanetas, los instrumentos terrestres podían medir el movimiento de las estrellas hasta km/s. Es demasiado débil para captar la oscilación causada por el planeta. En la actualidad hay más de mil mundos descubiertos por el Telescopio Espacial Kepler. Acabó en órbita en 2009 y estuvo cazando durante 4 años. Adoptó una nueva técnica: el "tránsito". Es decir, mide el nivel de disminución del brillo de una estrella en el momento en que un planeta aparece frente a ella y la oscurece. A continuación se muestra un diagrama que compara los métodos de búsqueda y la cantidad de exoplanetas descubiertos.

En 2014 apareció otra técnica: la "prueba de multiplicidad", que puede acelerar el proceso de confirmación de una candidatura a exoplaneta. Basado en la estabilidad orbital. La mayoría de los tránsitos estelares están asociados con la presencia de planetas menores en órbita. Pero las estrellas que eclipsan repetidamente podrían imitar este efecto y expulsarse unas a otras del sistema por la gravedad.

Júpiter calientes Se trata de gigantes gaseosos que se asemejan a la masa de Júpiter, pero orbitan demasiado cerca de su estrella anfitriona. Debido a esto, se produce un fuerte aumento de temperatura (7000°C). Para los científicos fue una verdadera sorpresa descubrir que este tipo es bastante común, ya que anteriormente se creía que estos planetas debían girar en una línea exterior.

Planeta púlsar Estos objetos realizan pasajes orbitales alrededor de estrellas de neutrones, los núcleos residuales de estrellas grandes, es decir, todo lo que se conservó después de una explosión de supernova. No hay duda de que ningún planeta sobrevivirá a tal evento, por lo que se formaron después.

Estos objetos se parecen a los nuestros en parámetros y composición química y giran en la zona habitable (una distancia ideal a la estrella que permite que el agua permanezca líquida). Es valioso descubrirlos porque pueden contener vida.

Súper Tierra Se trata de planetas rocosos, 10 veces la masa de la Tierra. El prefijo “super” en sí solo alude a características de tamaño, y no a características planetarias. Por tanto, entre ellos también se encuentran enanas gaseosas. Las primeras supertierras encontradas fueron dos objetos que orbitaban alrededor del púlsar PSR B1257+12. Supertierras El astrofísico Sergei Popov sobre la diversidad de planetas del Sistema Solar, las propiedades de las súper Tierras y la composición de los exoplanetas:

Planetas excéntricos En el nuestro, los planetas tienen en su mayor parte órbitas circulares bastante uniformes. Sin embargo, los exoplanetas encontrados hasta ahora pueden tener órbitas mucho más excéntricas, moviéndose cerca o lejos de la estrella. Si un círculo perfecto tiene un valor de excentricidad de cero, entonces aproximadamente la mitad de los exoplanetas tienen una excentricidad de 0,25 o más. Estas órbitas excéntricas pueden provocar olas de calor bastante extremas. Por ejemplo, HD 80606b, que tiene aproximadamente cuatro veces el tamaño de Júpiter y se encuentra a unos 200 años luz de la Tierra, tiene una excentricidad de aproximadamente 0,93. Así, la distancia orbital de HD 80606b varía entre la distancia orbital de la Tierra y la distancia orbital de Mercurio.

Gigantes del gas y del hielo Los planetas gaseosos incluyen aquellos que se parecen a Júpiter y Saturno. Los elementos incluyen hidrógeno y helio, que rodean un núcleo rocoso o metálico. Los de hielo, como Neptuno y Urano, tienen muchos menos elementos de este tipo, pero son notablemente más pesados. Aproximadamente 2/3 de los exoplanetas encontrados pertenecen a este tipo.

Planeta-océano Estos objetos están completamente cubiertos por una capa de agua. Lo más probable es que desde el principio se tratara de mundos helados que aparecían a gran distancia de la estrella. Pero algo los hizo acercarse. La temperatura subió y el hielo se transformó en agua.

Planeta ctónico Originalmente eran gigantes gaseosos que tuvieron la mala suerte de acercarse demasiado a la estrella. Debido a esto, la atmósfera se quemó, dejando solo un núcleo metálico o rocoso. La lava puede fluir hacia la superficie. Las supertierras y los planetas ctónicos son similares, por lo que a veces se confunden.

Planeta huérfano También se les llama “huérfanos” porque no tienen una estrella principal. Están aislados porque por alguna razón fueron expulsados ​​del sistema. Los científicos sólo han encontrado unos pocos ejemplos, pero creen que este tipo es común.

Los instrumentos terrestres están trabajando activamente en la búsqueda. Disponemos del MOST y TESS de la NASA, CHEOPS (Suiza) y el espectrógrafo HARPS. No te olvides del telescopio Spitzer. Es ideal porque está sintonizado en el rango infrarrojo y es capaz de calcular exoplanetas por temperatura e incluso caracterizar parámetros atmosféricos. A continuación se muestra una lista de exoplanetas aptos para la vida.

Exoplanetas conocidos

Con más de dos mil planetas fuera de nuestro sistema solar, es difícil elegir sólo unos pocos ejemplos. Por supuesto destacan los pequeños y los situados en la zona de hábitat. Pero vale la pena recordar 5 objetos más que contribuyen a nuestra comprensión del camino evolutivo planetario.

- 51 Pegaso b- el primer planeta encontrado con la mitad de la masa de Júpiter. Su trayectoria orbital es equivalente a la de Mercurio. La distancia a la estrella es pequeña, por lo que se encuentra en un estado bloqueado (un lado siempre está orientado hacia la estrella).

- 55 Cáncer e- una súper Tierra cerca de una estrella cuyo brillo permite observarla a simple vista. Esto es muy bueno, ya que les da a los científicos la oportunidad de estudiar los detalles del sistema de otra persona. Un paso orbital dura 17 horas y 41 minutos. El objeto puede tener un núcleo de diamante y una gran cantidad de carbono.

- avispa-33b- un planeta interesante con una notable capa protectora. Estamos hablando de la estratosfera, que absorbe el brillo visible y ultravioleta de la estrella. Fue encontrada en 2011. El movimiento orbital es opuesto al movimiento estelar, lo que crea vibraciones notables.

- HD 209458 b- el primero descubierto mediante tránsito estelar en 1999. También se convirtió en el primero en tener una firma atmosférica, junto con indicadores de temperatura y ausencia de formaciones de nubes.

- HD 80606b– fue considerado el planeta más inusual debido a las rarezas de su órbita (como el paso del cometa Halley alrededor de nuestra estrella). Lo más probable es que esto esté influenciado por otra estrella. Encontrado en 2001. Explore una lista de exoplanetas terrestres por estrella anfitriona y distancia al Sol.

Lista de exoplanetas terrestres cercanos

Mire videos fascinantes sobre exoplanetas para explorar su estructura, composición interna, clasificación, características atmosféricas y ubicación en la zona habitable.

Estructura interna de exoplanetas.

El astrofísico Sergei Popov sobre las sustancias del interior planetario, los tipos de exoplanetas y la dependencia de la densidad del tamaño:

Atmósferas de exoplanetas

El astrofísico Sergei Popov sobre los métodos para estudiar la atmósfera, la estructura de las capas exteriores de la capa gaseosa de los planetas y los Júpiter calientes:

Zona habitable

El astrofísico Sergei Popov habla sobre los parámetros de la zona habitable, el efecto invernadero y las perspectivas de búsqueda de vida en exoplanetas:

¿Cómo buscar exoplanetas?

¿Cómo es posible encontrar un mundo similar en tamaño a nuestro planeta si se encuentra escondido a decenas de años luz de distancia? ¿Y qué tan difícil es encontrar un exoplaneta similar a la Tierra con potencial para albergar vida? La enormidad del problema planteado se hace más evidente si recordamos que las estrellas grandes parecen ser sólo pequeños puntos brillantes. Algunos ni siquiera pueden verse con potentes telescopios.

Los planetas alcanzan sólo una pequeña fracción de la masa estelar. Debido a esto, la fusión nuclear no se activa. En este caso, los mundos son muy pequeños y oscuros, lo que dificulta aún más el trabajo de los investigadores. A esto hay que añadir el hecho de que los planetas se encuentran cerca de estrellas brillantes, cubriéndolas a menudo con su brillo.

Pero para los científicos nada es imposible y siempre encuentran soluciones. Si un planeta no se puede ver directamente, quedan estrellas visibles que influyen en la trayectoria orbital del planeta. A principios del siglo XX, los astrónomos identificaron criterios de búsqueda específicos, pero sólo recientemente los telescopios han alcanzado la sensibilidad necesaria para ponerlos en práctica y no cometer errores. ¿Qué métodos existen? Enumeremoslos:

Con el desarrollo de la tecnología, los científicos pueden descubrir cada vez más exoplanetas, cuyo número comienza a ascender a miles. Por eso es importante poder agrupar objetos para comprender sus características. Pero todavía tenemos poca información sobre los planetas distantes, por lo que la definición en sí sigue siendo imprecisa.

El astrofísico Sergei Popov sobre el descubrimiento de exoplanetas, el satélite astronómico Kepler y las mediciones espectrales

Satélites exoplanetas

El astrofísico Sergei Popov sobre la formación de la Luna, los métodos para registrar satélites y la habitabilidad potencial de las exolunas:

¿Cómo es el planeta?

Averigüemos qué es un planeta. En 2006, la Unión Astronómica Internacional (IAU) publicó un documento que afirmaba que un objeto debe cumplir varios criterios para determinar el estado planetario:

• hace revoluciones alrededor del Sol;
• tiene la masa necesaria para asegurar la forma redonda;
• eliminó escombros y objetos extraños de la órbita;

Estas condiciones sólo aparecieron después de que Mike Brown dirigiera su atención a varios mundos en las afueras del sistema solar. Eran similares en tamaño. La definición tuvo que ser revisada y Plutón pasó automáticamente a la categoría de planetas enanos.

Es importante señalar que esta decisión no fue recibida con entusiasmo ni aprobación. No sólo los científicos, sino también la gente corriente defendieron a Plutón. Alan Stern protestó con especial fuerza. Fue el investigador principal de la misión New Horizons que visitó Plutón en 2015. Ha afirmado muchas veces que “eliminar objetos extraños” es un requisito demasiado vago. Después de todo, hay asteroides en la órbita de la Tierra. Y las fotografías mostraron un mundo complejo e interesante, en el que se ven montañas, lagos helados y otros atributos planetarios.

Pero la IAU se negó a cambiar nada y dijo que los planetas enanos tienen el mismo interés científico. También mencionaron cuerpos tan grandes como y, en los que se notan muchas características interesantes.

En 2017, Stern y varios otros científicos propusieron una definición más refinada: “Un planeta es un objeto masivo subestelar que carece de fusión nuclear y tiene suficiente gravedad propia para formar un esferoide”.

El primer exoplaneta fue observado en 1992 cerca del PSR B1257+12 (púlsar). Pero en 1995 se descubrió un planeta alrededor de una estrella de la secuencia principal (51 Pegasi b). Desde entonces, el telescopio Kepler ha podido encontrar miles de planetas “terrestres” y aquellos que viven en la zona habitable (hay condiciones necesarias para que el agua persista en estado líquido).

Pero también reveló una amplia variedad de planetas. Por ejemplo, los Júpiter calientes eran comunes. Algunos eran increíblemente antiguos. Baste recordar PSR 1620-26 b, que es sólo mil millones de años más joven que el Universo. Hay quienes tienen la mala suerte de vivir demasiado cerca de la estrella y su atmósfera se parece al infierno de Venus. Se han encontrado ejemplares que logran orbitar dos o incluso tres estrellas a la vez.

Por supuesto, queda claro que con tal diversidad planetaria es muy difícil seguir un único sistema de clasificación. En primer lugar, los investigadores tienen en cuenta la predisposición a la presencia de vida. Estos están incluidos en la lista de exoplanetas habitables.

Pero para ello es necesario conocer dos parámetros: masa y órbita. Desafortunadamente, la tecnología moderna todavía no tiene la potencia necesaria para estudiar atmósferas extrañas, a menos que el objeto esté lo suficientemente cerca y sea lo suficientemente grande. Pero todo eso podría cambiar con la llegada del Telescopio James Webb en 2018.

Variedad de planetas

El astrofísico Sergei Popov sobre gigantes gaseosos y de hielo, sistemas estelares dobles y planetas individuales:

Clasificación de exoplanetas

¿Qué tipos de exoplanetas existen y cuál es la clasificación? Probablemente el más popular sea el utilizado en Star Trek: un planeta habitado - clase M. Siguiendo este esquema, tenemos:

• D – planetoide o satélite sin atmósfera.
• H – inadecuado para la vida.
• J es un gigante gaseoso.
• K – hay vida o se utilizan cámaras domo.
• L – hay vegetación, pero no animales.
• M-tierra.
• N – sulfúrico.
• R es un paria.
• T – gigante gaseoso.
• Y – atmósfera tóxica y alta temperatura.

Si tomamos esquemas científicos, entonces para la distribución se utiliza la masa o variedad de elementos. La masa se obtiene a partir de observaciones telescópicas. Se calcula a partir de la velocidad radial detectada por espectrógrafos. En este caso, la clasificación queda así:

Planetas menores, satélites y cometas:

• Asteroide: menos de 0,00001 masa terrestre.
• Tipo mercuriano: de 0,00001 a 0,1 masa terrestre.

Grupo terrestre (rocoso):

• subterráneo: 0,1-0,5 masa terrestre.
• Terran (Tierra): 0,5-2 masas terrestres.
• Super Terran: 2-10 masas terrestres.

Gigantes gaseosos:

• Neptuno: 10-50 masas terrestres.
• Júpiter: 50-5000 masas terrestres.

Evolución de exoplanetas

El astrofísico Sergei Popov sobre los cambios en las órbitas de los planetas, la súper Tierra en el Sistema Solar y la transformación de una estrella en una gigante roja:

Métodos modernos para estudiar exoplanetas.

El astrofísico Sergei Popov sobre el descubrimiento de exoplanetas, el satélite astronómico Kepler y las mediciones espectrales:

28.03.2018 18:47 1024

Muchos de ustedes están interesados ​​en la astronomía, leen varios libros y ven películas sobre el espacio. Es posible que alguna vez hayas escuchado que los científicos llaman exoplanetas a algunos planetas. Pero ahora descubriremos qué son los exoplanetas.

La palabra "exo" en griego significa "afuera" o "afuera". De estas palabras se deduce que los exoplanetas son planetas que se encuentran fuera de nuestro sistema solar.

Los científicos comenzaron a notar estos planetas a fines de la década de 1980, cuando aparecieron poderosos dispositivos que permitieron hacerlo. Los astrónomos han recibido gran ayuda en el estudio de exoplanetas mediante telescopios espaciales: satélites artificiales que se inventaron para descubrir nuevos planetas. Los científicos han descubierto muchos exoplanetas utilizando potentes telescopios ópticos instalados en varios observatorios.

Los investigadores dividen los exoplanetas en dos tipos: exoplanetas terrestres y exoplanetas gaseosos. Los planetas terrestres están compuestos de hierro, aluminio, magnesio y oxígeno. Debido a esto, tienen una alta densidad y una superficie dura. Los gigantes gaseosos están formados por varios gases: hidrógeno, metano, helio. No podrás caminar sobre esos planetas, ya que no tienen una superficie sólida. Si bajas a un planeta así, puedes caer en él, como si estuvieras volando entre las nubes. Pero cuanto más se profundiza, más aumenta la presión, lo que puede simplemente aplastar un objeto. En nuestro sistema solar, los planetas terrestres incluyen Mercurio, Venus, la Tierra y Marte, y los gigantes gaseosos incluyen Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

Los exoplanetas terrestres se dividen en diferentes clases, como la súper Tierra, el planeta oceánico, el planeta de hierro y muchos otros.

Las SuperTierras son planetas cuya masa es mayor que la masa de la Tierra, pero menor que la masa de los gigantes gaseosos. Entre las súper Tierras, se puede destacar el planeta Gliese 581c. Orbita la estrella Gliese 581 (su sol) en la constelación de Libra. Este planeta fue descubierto en 2007 en el Observatorio La Silla, que se encuentra en Chile. El exoplaneta Gliese 581c tiene un tamaño similar a nuestro planeta. Se encuentra aproximadamente a 20 años luz de la Tierra. Gracias a varios cálculos, los astrónomos pudieron descubrir que en este planeta puede existir una atmósfera, la temperatura de la superficie es de unos 100 0 C y un año dura sólo 13 días terrestres. Los científicos sugieren que puede existir agua en este exoplaneta.

Un planeta oceánico es un exoplaneta que está completamente cubierto de agua. Hasta ahora, los astrónomos han descubierto sólo uno de estos planetas con el complejo nombre GJ 1214 b, que encaja con este nombre. Está ubicado en la constelación de Ofiuco.

Los planetas de hierro son un tipo de planeta que tiene una gran cantidad de metal en su núcleo. Un ejemplo de un planeta así es el exoplaneta Kepler-10 b en la constelación de Draco.

Los exoplanetas gaseosos también se dividen en diferentes clases: Neptuno caliente, SuperJúpiter y otros.

Hot Neptune es una clase de exoplanetas que son similares en tamaño y masa a Neptuno y Urano y están muy cerca de su estrella (distancia inferior a una unidad astronómica). El planeta Gliese 436 b pertenece precisamente a esa clase de exoplanetas. Se encuentra ubicado en la constelación de Leo, a 33 años luz de nuestra Tierra. Este planeta se compone principalmente de agua. Debido a su ubicación cercana a su estrella (su Sol), ¡la temperatura en el planeta es de unos 300 0 C! Sin embargo, el agua a esta temperatura no se evapora, sino que se encuentra en estado sólido (hielo). Todo esto se debe a la enorme fuerza de gravedad de este planeta. Crea una presión muy alta que comprime las moléculas de agua y las convierte en hielo caliente. Las fuerzas de gravedad impiden que este hielo se derrita.

Super-Júpiter es un tipo de exoplaneta cuyo tamaño y masa superan el tamaño del planeta más grande de nuestro sistema solar, Júpiter. Un ejemplo de un exoplaneta de este tipo es el planeta Kepler-419 c. Se encuentra ubicado en la constelación de Cygnus, a una distancia de 2544 años luz de la Tierra.

Como ya habrán notado, todos los exoplanetas enumerados anteriormente tienen nombres muy extraños y complejos que son difíciles de recordar. El hecho es que en los últimos años los científicos han logrado descubrir varios miles de nuevos exoplanetas y era difícil encontrar un nombre para cada uno. Por lo tanto, decidieron nombrar a los exoplanetas en honor a las estrellas (su Sol) alrededor de las cuales giran. Y los astrónomos empezaron a añadir una letra al nombre de la estrella. Por ejemplo, el planeta Kepler-419 c orbita alrededor de la estrella (su Sol) Kepler-419.

¿Qué es un exoplaneta? Este es un planeta que se encuentra fuera del sistema solar y gira alrededor de una estrella. Además de esta definición, también existe un concepto como zona habitable(Zona Ricitos de Oro). Se refiere a una región condicional en el espacio exterior donde puede existir agua líquida en el planeta ubicado en ella. Si esta característica está presente, significa que existen condiciones para el surgimiento de la vida.

Juan Kepler

¿Cómo se descubren los exoplanetas?

A diferencia de las estrellas que brillan intensamente en el cielo nocturno de la Tierra, los exoplanetas son tan tenues y pequeños que es casi imposible verlos. Su existencia en el espacio exterior comenzó a discutirse solo en 1885, cuando el Capitán Jacob del Observatorio de Madrás informó sobre la presencia de un cuerpo planetario en el sistema 70 Ophiuchi (un sistema de estrellas dobles en la constelación de Ophiuchus). Sin embargo, posteriormente se cuestionó la existencia de este cuerpo no luminoso.

Pasaron muchos años antes de que tres astrónomos canadienses descubrieran otro planeta extrasolar. Fue encontrado cerca de la estrella doble Gamma Cephei en la constelación de Cefeo. Esto sucedió en 1988, pero la ciencia oficial confirmó este descubrimiento recién en 2002.

En 1995, los astrónomos suizos Didier Queloz y Michel Mayor descubrieron un planeta extrasolar cerca de la estrella 51 Pegasus, en la constelación de Pegasus. Era similar en tamaño a Júpiter, pero estaba muy cerca de la estrella e hizo una revolución completa a su alrededor en 4,23 días. Lo llamaron Planeta b.

El 6 de marzo de 2009, la NASA lanzó el telescopio Kepler, cuya misión era detectar exoplanetas. Este dispositivo lleva el nombre del astrónomo y matemático alemán Johannes Kepler. Fue él quien descubrió las leyes del movimiento planetario.

El telescopio estaba equipado con los instrumentos más avanzados capaces de observar la luz de las estrellas. Cuando un cuerpo cósmico no luminoso pasa por delante de una estrella, oscurece su luz. El telescopio registra este fenómeno y los astrónomos identifican nuevos planetas extraterrestres.

Además de Kepler, está el telescopio orbital COROT. Registra las curvas de luz de las estrellas. Este dispositivo fue lanzado el 27 de diciembre de 2006. El observatorio espacial Gaia también fue lanzado el 19 de diciembre de 2013. Su tarea principal es crear un mapa tridimensional de la Vía Láctea y descubrir planetas extrasolares. También hay observatorios terrestres que monitorean el espacio.

Además método de tránsito, que identifica cuerpos no luminosos en el contexto de una estrella, existen otras formas de buscar exoplanetas. Aquí es necesario nombrar método Doppler, con la ayuda del cual se pueden detectar planetas muy grandes, que en masa superan significativamente a la Tierra. Ellos, actuando sobre la estrella, parecen sacudirla. Como resultado, se observa un cambio en el espectro de la estrella.

Así se vería un exoplaneta

También usado microlente gravitacional. Su esencia es que entre el astrónomo en la Tierra y la estrella que observa, debe haber otra estrella. Asume el papel de una lente, es decir, enfoca la luz dispersada de la estrella observada con su campo gravitacional. Puede haber un planeta cerca de una estrella de este tipo. Su presencia se manifiesta en una curva de luz asimétrica y falta de tono de color. Con este método es posible identificar planetas con una masa pequeña correspondiente a la de la Tierra.

Además de los mencionados, existen método astrométrico. Se basa en registrar cambios en el movimiento de una estrella bajo la influencia de las fuerzas gravitacionales del planeta. Gracias a la astrometría es posible determinar las masas de estos cuerpos cósmicos.

También se realiza desde la Tierra. observación por radio de púlsares. Si hay planetas cerca del púlsar, entonces su radiación crea formas cónicas en el espacio exterior, lo que indica la presencia de cuerpos planetarios.

Y, por supuesto, los exoplanetas pueden descubrirse mediante observación directa, aislándolos de la luz de las estrellas. Este método es bueno en los casos en que los cuerpos planetarios se encuentran a una distancia considerable de la estrella. Tienen calor residual retenido después de su formación. Este método da buenos resultados al observar estrellas jóvenes.

¿Cuántos exoplanetas se han descubierto?

Actualmente, el 10% de las estrellas incluidas en el programa de búsqueda tienen planetas descubiertos. Al mismo tiempo, su número aumenta constantemente. En julio de 2015, había 1935 cuerpos planetarios. Pero hay más candidatos que podrían convertirse en exoplanetas. Hay 4695 de ellos.

En la Vía Láctea debería haber al menos 100 mil millones de estos cuerpos cósmicos. Al mismo tiempo, alrededor de 20 mil millones pueden resultar similares a la Tierra. Según estimaciones modernas, el 34% de las estrellas similares al Sol tienen planetas en sus zonas habitables que son comparables en muchas características a los nuestros.

Los expertos han desarrollado un índice de similitud. Caracteriza la idoneidad de un planeta o satélite en particular para la vida. El índice tiene en cuenta características tales como masa, tamaño, densidad, distancia a la estrella y temperatura de la superficie.

Para nuestro planeta azul, el índice, naturalmente, es 1. Para Marte es 0,64, pero para algunos exoplanetas llega a 0,8. Entonces, para el Kepler-452b recientemente descubierto, esta cifra es 0,862.

Exoplanetas similares a la Tierra, de izquierda a derecha:
Tierra, Kepler-186f, Kepler-62f, Kepler-452b, Kepler-69c, Kepler-22b

¿Es posible la vida en exoplanetas?

Los planetas ubicados fuera del sistema solar y que tengan características cercanas a las de la Tierra pueden tener vida. Pero puede ser radicalmente diferente al terrenal. Consideremos, por ejemplo, el ya mencionado Kepler-452b. Este cuerpo celeste orbita alrededor de la estrella Kepler-452, que se encuentra en la constelación de Cygnus y se encuentra a 1.400 años luz de la Tierra. La edad de la estrella es de 6 mil millones de años, es decir, es 1,5 mil millones de años mayor que el Sol, lo supera en brillo en un 20% y tiene un diámetro un 10% mayor.

En cuanto a Kepler-452b, este exoplaneta tiene un diámetro 1,6 veces mayor que el de la Tierra. Su período orbital alrededor de la estrella es de 385 días. Se supone que hay volcanes activos en su superficie y el calor recibido de la estrella no excluye la posibilidad de fotosíntesis.

Hay muchísimos cuerpos cósmicos de este tipo en el Universo. Esto lleva a una conclusión muy simple: La vida fuera del sistema solar es posible.. Y como la vida es posible, significa que no se puede descartar la existencia de la inteligencia. Pero por ahora son sólo suposiciones y conjeturas, pero se desconoce cuándo llegará el momento de la verdad.

Yuri Siromyatnikov