26/Sep/07

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Científicos hacen amplio modelo de planetas de tamaño terrestre

Nuevos modelos comienzan a dar una descripción de la amplia gama de planetas del tamaño de la Tierra que es posible que los astrónomos puedan encontrar en un futuro próximo.

En las películas de La Guerra de las Galaxias los planetas de ficción están cubiertos de bosques, océanos, desiertos, y volcanes. Pero los nuevos modelos de un equipo de científicos del MIT, la NASA, y la Carnegie empiezan para describir una aun más amplia gama de planetas del tamaño de la Tierra que los astrónomos en realidad podrían encontrar en un futuro próximo.

Sara Seager, del Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts; Marc Kuchner, del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland; Catherine Hier-Majumder, de la Carnegie Institution de Washington, (fallecida); y Burkhard Militzer, de la Carnegie, han creado modelos para 14 tipos diferentes de planetas sólidos que pueden existir en nuestra galaxia. Los 14 tipos tienen varias composiciones, y el equipo calculó qué tan grande sería cada planeta para una masa determinada. Algunos son hielo de agua, carbono, hierro, silicatos, monóxido de carbono, y carburo de silicio; otros son mezclas de estos varios componentes.

"Estamos pensando seriamente en las diferentes clases de planetas con aspecto más o menos el de la Tierra que pueden estar allí afuera, como George Lucas, pero reales", dice Kuchner.

El equipo consideró un enfoque diferente sobre estudios previos. Más que suponer que los planetas alrededor de otras estrellas son versiones, en mayor o menor escala, de los de nuestro sistema solar, consideraron todos los tipos de planetas posibles, sobre la base de lo que los astrónomos conocen sobre la composición de discos proto-planetarios alrededor de las estrellas jóvenes.

"Hemos aprendido que los planetas extrasolares gigantes a menudo son tremendamente diferentes de los mundos de nuestro sistema solar, de modo que dejamos correr nuestra imaginación y tratamos de cubrir todas las posibilidades con nuestros modelos de planetas más pequeños", dice Kuchner. "Podemos hacer conjeturas fundamentadas sobre dónde podrían ser encontrados estos diferentes tipos de planetas. Por ejemplo, los planetas de carbono y los de monóxido de carbono podrían preferir las estrellas evolucionadas como enanas blancas y púlsares, o podrían formarse en los discos ricos en carbono como el que está alrededor de la estrella Beta Pictoris. Pero en última instancia, necesitamos que las observaciones nos den las respuestas".

El equipo calculó cómo la gravedad comprimiría a los planetas de diferentes composiciones. Los modelos de computadora predicen el diámetro de un planeta para una determinada composición y masa. Por ejemplo, un planeta de 1 masa terrestre de sólo agua tendrá aproximadamente 9.500 millas de diámetro, mientras que uno de hierro con la misma masa tendrá un diámetro de apenas unas 3.000 millas. En comparación, la Tierra, compuesta en gran parte por silicatos, tiene 7.926 millas de diámetro en su ecuador.

Algunos de los resultados eran los esperados, como el hecho de que los planetas de agua (similares a las lunas de los planetas exteriores de nuestro sistema solar, que son principalmente hielo de agua) eran los menos densos de los planetas sólidos, y que los planetas de hierro puro son los más densos. Pero hubo algunas sorpresas. El equipo descubrió que sin importar de qué material está hecho un planeta, la relación masa / diámetro sigue un patrón similar.

"Todos materiales se comprimen de una manera similar debido a la estructura de los sólidos", explica Seager. "Si uno comprime una roca, no sucede mucho hasta que se llega a una presión crítica, entonces se aplasta. Los planetas se comportan del mismo modo, pero reaccionan a las diferentes presiones dependiendo de la composición. Es un gran paso hacia nuestro conocimiento fundamental de los planetas".

El equipo espera que estos modelos produzcan ideas sobre su composición cuando los astrónomos empiecen a buscar planetas del tamaño de la Tierra alrededor de otras estrellas. Las misiones como la del satélite francés Corot, que despegó el 27 de diciembre de 2006, y de la nave espacial Kepler de la NASA, programada para 2009, pueden encontrar planetas no mucho más grandes que la Tierra y observarlos pasar delante de su estrella anfitrión, evento conocido como tránsito. El tránsito evidencia el tamaño del planeta, y los estudios posteriores pueden medir la masa. Al comparar el tamaño y la masa de un planeta, los astrónomos podrían determinar si es principalmente hielo de agua o hierro, por ejemplo.

Pero al usar el método del tránsito, los astrónomos encontrarán difícil distinguir un planeta de silicatos de uno de carbono, porque tienen más o menos el mismo tamaño para una determinada masa. "Para hacer esta distinción sutil, necesitaremos alguna ayuda del telescopio espacial de la NASA James Webb, o del buscador de planetas terrestres", dice Kuchner. "Con estos instrumentos, podíamos tomar los espectros de planetas con masa similar a la de la Tierra, que nos dirán sobre sus propiedades".

El trabajo del equipo está actualmente programado para su publicación en el número del 20 de octubre de la Astrophysical Journal.

Fuente: Centro de Vuelos Espaciales Goddard (GSFC). Aportado por Graciela Lorenzo Tillard