La existencia de exoplanetas ahora está establecida más allá de toda duda, y las diferentes técnicas de detección sondean el espacio encontrando una gran variedad de tipos de exoplanetas. Sin embargo, cada técnica proporciona solo una parte del panorama general y casi siempre se necesitan observaciones de seguimiento para confirmar la naturaleza del planeta.
La imagen que está emergiendo es de un reino de extraños y maravillosos exoplanetas, muchos de los cuales antes solo podían imaginarse en la ciencia ficción. También sabemos que nuestro Sistema Solar, con sus pequeños planetas rocosos en las regiones interiores y los grandes gigantes gaseosos y helados en las regiones exteriores, no es la plantilla estándar del sistema planetario.
Júpiter calientes
Júpiter, el planeta más grande de nuestro Sistema Solar, tiene alrededor de 318 veces la masa de la Tierra, pero aún se ve empequeñecido por algunos de sus primos exoplanetarios. Una mirada a la Enciclopedia de Planetas Extrasolares revela más del 20% de exoplanetas confirmados tienen más de 50 veces la masa de Júpiter. Muchos de estos orbitan cerca de su estrella madre, de ahí el término ‘Júpiter caliente‘, mientras que otros orbitan mucho más lejos de su estrella que cualquiera de nuestros planetas del Sol.
Representación artística de Exoplaneta tipo Júpiter caliente. Crédito: ESA/NASA
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Súper Tierras y mini-Neptunos
Con mucho, la gran mayoría de los exoplanetas que se han detectado hasta la fecha son de un tamaño que parece estar ausente de nuestro Sistema Solar. Apodados “súper-Tierras” o “mini-Neptunos“, tienen masas entre las de la Tierra y Neptuno. Dado que para la mayoría de estos exoplanetas solo se conocen la masa o el radio, pero no ambos valores, no es posible determinar si son planetas pequeños y rocosos similares a la Tierra o planetas ligeramente más grandes envueltos en gas como Neptuno.
Representación artística de exoplaneta de tipo Súper Tierra o mini Neptuno. Crédito: ESA/NASA
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Exoplanetas oceánicos
Si se han determinado la masa y el radio, es posible hacerse una idea de la composición de un planeta comparando la densidad calculada con las predicciones de modelos generados por computadora. En el caso de mundos potencialmente rocosos, una baja densidad podría indicar un “planeta océano“, uno que está completamente cubierto por océanos de cientos de kilómetros de profundidad. Uno de esos candidatos es Gliese 1214b , una supertierra con una densidad inferior a la de la Tierra.
Representación artística de Exoplaneta oceánico. Crédito: ESA/NASA
Exoplanetas diamante
Otra rareza es un potencial planeta diamante. Los planetas de nuestro Sistema Solar se formaron en un disco protoplanetario rico en silicio y oxígeno, pero los modelos predicen que es posible que los discos alrededor de otras estrellas sean ricos en carbono. Los exoplanetas en estos sistemas podrían tener capas de grafito o diamantes dependiendo de la presión dentro del planeta. Los planetas de diamantes todavía son solo teóricos, aunque una posibilidad es la súper Tierra Cancri 55 e , ya que tiene indicios de una atmósfera rica en carbono.
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Exoplanetas de lava
Si pudiéramos obtener una imagen del planeta HD 209458b, el primer planeta medido a través del método de tránsito, se parecería a un cometa gigante. Esto se debe a que el planeta está tan cerca de su estrella anfitriona que su atmósfera se está evaporando, dejando una cola de material que se extiende detrás de él en su órbita.
Los exoplanetas terrestres que orbitan cerca de su estrella también sentirían el calor, tanto directamente de la estrella como de las fuerzas de las mareas, y se cree que podrían resultar “planetas de lava“. Estos son planetas hipotéticos donde toda la superficie sería roca fundida. CoRoT-7b es un candidato para este tipo de planeta.
Representación artística de un exoplaneta de lava. Crédito: NASA/ESA
Exoplanetas con orbitas elípticas
En nuestro Sistema Solar, todos los planetas tienen órbitas casi circulares, pero se han descubierto algunos exoplanetas en órbitas elípticas extremas. Esto indica un pasado dinámico violento, donde los planetas probablemente tuvieron interacciones gravitatorias inestables con otros planetas o estrellas. Estos tipos de interacciones pueden expulsar planetas de un sistema, mientras cambian drásticamente las órbitas de los planetas restantes.
En este gráfico aparece el Exoplaneta HD 106906 b en una “orbita desalienada” con relación a su estrella. Crédito: ESA/HUBBLE telescope.
Se han revelado otros extremos orbitales a partir del descubrimiento de “planetas desalineados”. En el Sistema Solar, los planetas orbitan aproximadamente en un plano alrededor del ecuador del Sol; se considera que están bien alineados. Pero en otros sistemas, el plano orbital de los planetas forma un gran ángulo con respecto al ecuador estelar (estos son los “planetas desalineados”), y algunos planetas incluso orbitan alrededor de los polos de la estrella en lugar del ecuador.
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LAS CLAVES DE LA COMPOSICIÓN ESTÁN EN LAS ATMÓSFERAS
Para avanzar en la comprensión de cómo se formaron los planetas y los sistemas planetarios, será necesario estudiar no solo las propiedades de los planetas individuales sino también sus atmósferas. Las atmósferas planetarias son clave para comprender de qué están hechos los planetas, lo que a su vez es esencial para descubrir los escenarios de formación y evolución más probables.
Los diferentes métodos de detección de los elementos en las atmósferas
Los elementos en las atmósferas de los exoplanetas se pueden detectar a través de dos métodos diferentes. En un método, la luz de la estrella que atraviesa la atmósfera del planeta puede ser absorbida por los elementos de la atmósfera del planeta. Esto crea un tránsito más profundo en longitudes de onda particulares y puede usarse para revelar la presencia de las moléculas que han absorbido la luz. El otro método se basa en observar el espectro combinado de la estrella y el planeta cuando ambos son visibles. Restar los dos dejará el espectro del planeta, a partir del cual se pueden inferir detalles de su atmósfera.
Los espectros de exoplanetas obtenidos hasta la fecha no son muy detallados, sin embargo se han detectado moléculas como agua, monóxido de carbono y sodio. También se pueden discernir otras características de la atmósfera, como nubes y brumas. Aunque es más fácil estudiar las atmósferas grandes y extendidas de los gigantes gaseosos, recientemente se han detectado atmósferas en exoplanetas terrestres. Este es un paso importante hacia la detección eventual de signos de vida potencial. Las firmas biológicas en las atmósferas de los planetas terrestres podrían ser detectables con la mejora de la tecnología.