¿Puede un tipo de planeta ser otro tipo?Podríamini neptunoperder el humorsúper tierra?Los astrónomos han encontrado dos ejemplos de Neptuno en miniatura en transición a una súper Tierra, y estos hallazgos podrían ayudar a explicar una notable “brecha” en la distribución del tamaño de los exoplanetas.
Es natural para nosotros clasificar los exoplanetas en la forma en que se relacionan con los planetas de nuestro sistema solar.Usamos los términos Júpiter caliente, mini-Neptuno y súper-Tierra porque ayudan a los astrónomos a reconocer rápidamente de lo que están hablando.¿Por qué los astrónomos encuentran tantos de estos planetas en otros sistemas solares y no en planetas similares al nuestro?
La pregunta destaca lo que se llama la “diferencia de tamaño” de los exoplanetas.
Dos nuevos estudios analizaron un par de mini-Neptunos que están perdiendo su atmósfera.Los hallazgos no solo brindan ejemplos de fenómenos que los científicos teorizan, sino que también pueden ayudar a explicar las diferencias de tamaño en los exoplanetas que hemos descubierto.
Los dos mini-Neptunes son HD 63433c y TOI 560.01.Cada uno es el tema de un artículo separado que involucra a algunos de los mismos autores.Michael Zhang es el autor principal de ambos artículos.Detectando la pérdida de masa en curso del joven mini-Neptune HD 63433c,” Y “Escape de helio de Young Mini Neptune TOI 560.01.”Ambos artículos están en The Astronomical Journal.
Los investigadores utilizaron el Telescopio Espacial Hubble y el Observatorio WM Keck para estudiar los planetas.Descubrieron que estos dos mini-Neptunos estaban experimentando transformaciones similares.La radiación estelar elimina la atmósfera y empuja los gases al espacio.Las observaciones sugieren que el planeta se está convirtiendo lentamente en una supertierra.
Mini Neptune es similar a Neptune, pero menos masivo.Al igual que Neptuno, tienen una densa atmósfera de hidrógeno y helio.Quizás haya capas más profundas de hielo, rocas e incluso océanos líquidos.Tienen un núcleo rocoso y un radio terrestre de entre 1,7 y 3,9.Mini Neptune también se conoce como una enana gaseosa.
Super Earth es un planeta terrestre que es más grande que la Tierra pero más pequeño que los gigantes solares Urano y Neptuno.El radio de la supertierra es 1,6 veces el radio de la Tierra.El término “súper-Tierra” no se refiere a la habitabilidad potencial de un planeta, solo a su tamaño.
Una forma de ver este nombre es que mini-Neptuno es un planeta en la parte superior de la escala de tamaño de la super-Tierra.
Estos dos términos se han generalizado a medida que descubrimos más y más exoplanetas.Dependiendo de la situación, se pueden usar indistintamente.La lista de exoplanetas de la NASA incluye 4933 descubrimientos de exoplanetas confirmados, de los cuales 1723 son “similares a Neptuno” y 1538 son “súper-Tierra”.
Un nuevo artículo presenta un ejemplo de un mini-Neptuno que se desliza hacia abajo en la escala de tamaño para perder su atmósfera y convertirse potencialmente en una supertierra.Los astrónomos predijeron este fenómeno hace mucho tiempo, pero observarlo ha sido difícil.
“La mayoría de los astrónomos pensaron que el joven Neptuno podría tener una atmósfera en evaporación”, dijo Michael Zhang, estudiante de posgrado en Caltech y autor principal de ambos estudios.“Pero hasta ahora nadie ha atrapado a uno solo en el proceso”, dijo.presione soltar.
Uno de los mini-Neptunes es HD 63433c.Está a unos 73 años luz de distancia y orbita una estrella que tiene 2,67 veces el radio de la Tierra.Orbita una estrella similar a nuestro Sol durante 18,8 días, pero es mucho más joven con unos 440 millones de años.Según el periódico, el HD 53433c ya ha perdido la mayor parte de su ambiente crudo.
El segundo mini-Neptuno que sufre pérdida de masa es TOI 560.01 (también conocido como HD 73583b). El radio es el radio de la Tierra de 2,8.También orbita una estrella joven, en este caso una enana K de 600 millones de años.El período orbital es de 6,4 días.
Hay una clara diferencia de tamaño en el rango de exoplanetas descubiertos hasta ahora.La mayoría de los exoplanetas se encuentran dentro del rango de SuperTierra a Mini-Neptuno, pero el rango no se completa de manera uniforme.Las supertierras pueden tener hasta 1,6 veces el tamaño de la Tierra.Mini Neptuno es de dos a cuatro veces el tamaño de la Tierra.Los astrónomos han descubierto muy pocos exoplanetas con un radio entre 1,6 y 2 la Tierra.El pequeño número encontrado significa que es un tamaño de “valle” más grande que un “nicho”.También conocido como Brecha de radio planetario pequeño, Brecha de Fulton, Valle de fotoevaporación o Desierto bajo Neptuno.Pero como queramos llamarlo, está ahí.
¿por qué?
Los científicos de exoplanetas llaman valle de fotoevaporación a un pequeño número de planetas entre aproximadamente 1,5 y 2 veces el radio de la Tierra. Porque hay fotoevaporación detrás.La evidencia de la fotoevaporación se remonta a muchos años y se ha tratado en muchos artículos, pero estos dos nuevos artículos son los primeros en proporcionar evidencia observacional directa para respaldarlo.
Ambos mini-Neptunos de pérdida de masa se encuentran en un sistema solar joven, lo que ayuda a explicar los valles de fotoevaporación.Según la teoría, estos planetas están rodeados por una atmósfera de hidrógeno y helio que permanece después de la formación estelar.Nuestro propio Neptuno está lejos del Sol, pero si el mini-Neptuno más pequeño hubiera estado más cerca de la estrella, la estrella podría haber montado hidrógeno y helio.La limpieza atmosférica no llevará mucho tiempo, y estos estudios muestran que está ocurriendo en sistemas solares jóvenes.La fotoevaporación puede dejar atrás el núcleo rocoso de Neptuno en miniatura (ahora una súper Tierra).Super Earth podría retener partes de su atmósfera dependiendo de la naturaleza de sus estrellas, planetas y separación.El hecho de que ocurra solo en cientos de millones de años puede explicar los valles de fotoevaporación observados.
“Un planeta con la diferencia de tamaño tendría suficiente atmósfera para inflar su radio, bloqueando más radiación estelar, permitiendo una rápida pérdida de masa”, dijo Zhang.“Pero la atmósfera es tan tenue que te pierdes rápidamente.Es por eso que los planetas no permanecen mucho tiempo en la brecha”.
El estudio de la fotoevaporación de atmósferas planetarias en sistemas solares a decenas de años luz de distancia o más puede eliminar el efecto hasta cierto punto.Las fuerzas involucradas en la remoción de la atmósfera son grandiosas.“La velocidad del gas proporciona evidencia de que la atmósfera se está escapando.El helio observado alrededor de TOI 560.01 se mueve a una velocidad de 20 kilómetros por segundo”, dijo Zhang.20 km/s equivale a 72.000 km/h.A modo de comparación, la Estación Espacial Internacional viaja a 28.000 km/h.
Zhang también dijo que el hidrógeno que escapa de HD 63433c viaja a velocidades de hasta 50 kilómetros por segundo.180.000 km/h.
“La gravedad de este mini-Neptuno no es lo suficientemente fuerte como para soportar el gas que se mueve rápidamente”, dijo Zhang.
No son solo las velocidades medidas de helio e hidrógeno alrededor de este planeta las que representan una atmósfera de escape.Es del tamaño de un sobre atmosférico.
“El rango de flujo de salida alrededor del planeta también representa una atmósfera que se escapa.El capullo de gas alrededor de TOI 560.01 es al menos 3,5 veces el radio del planeta y el capullo alrededor de HD 63433c es al menos 12 veces el radio del planeta”.
¿Cómo sería si esto sucediera en nuestro sistema solar?Los vientos estelares del sol han golpeado la Tierra durante miles de millones de años.Estamos aquí porque la magnetosfera de la Tierra desvía suficiente radiación solar para atrapar la atmósfera y protegerla de la fotoevaporación.La atmósfera de la Tierra no es lo mismo que el hidrógeno y el helio restantes en la nebulosa solar.Por lo tanto, la Tierra no tenía una envoltura de gas masiva como la de mini-Neptuno.
Los dos Neptunos más pequeños del documento tienen períodos orbitales de solo 18,8 y 6,4 días.Debido a que están tan cerca de las estrellas, hacen excelentes observaciones.¿Qué pasaría si nuestro sistema solar tuviera uno de estos pequeños Neptunos perdiendo su atmósfera?
Imagine un planeta con un radio varias veces mayor que la Tierra y más cerca del Sol que Mercurio.Se moverá frente al sol cada semana o mes.Será uno de los objetos más brillantes del cielo, y periódicamente el sistema Tierra-Luna puede viajar a través de flujos de hidrógeno/helio que escapan de la atmósfera.Es un espectáculo digno de contemplar y habría formado todos los primeros mitos de la humanidad.Un planeta gigante en su posición podría reconstruir completamente la historia del sistema solar interior.
Algunos científicos se refieren a estos exoplanetas reductores de masa como “jóvenes ricos en gas”.Pero no son el tipo de jóvenes que pueden ser como la Tierra si son jóvenes.La atmósfera de la Tierra tiene un alto peso molecular.Como mini-Neptuno, su atmósfera no es el hidrógeno y el helio restantes de la Nebulosa Solar.La atmósfera de la Tierra puede tener muchas causas. Erupciones volcánicas, pérdida cósmica de componentes atmosféricos ligeros, tectónica de placas y cristalización de océanos de magma en la Tierra muy joven.Entonces, encontrar un mini-Neptuno en un sistema solar distante no te dice cuántos planetas similares a la Tierra hay.
Este estudio proporciona evidencia observacional para apoyar una teoría de larga data.Pero también tiene sorpresas.
El gas que sale de TOI 560.01 viaja hacia la estrella en lugar de alejarse más.¿Es anormal?Los científicos de exoplanetas no están seguros de lo que constituye “normal” en gran parte de su campo.Encontraron muchos planetas extraños en nuestro sistema solar que no se parecen en nada.En cuanto al gas que fluye hacia las estrellas en la atmósfera del pequeño Neptuno, solo las observaciones de más planetas en transición pueden explicar si es anómalo o no.
“Esto fue inesperado porque la mayoría de los modelos predijeron que el gas tenía que alejarse de las estrellas”, dijo Heather Knutson, profesora de ciencias planetarias en Caltech, asesora de Zhang y coautora del estudio.”Todavía hay mucho que aprender sobre cómo funcionan realmente estas fugas”.
“Como científicos de exoplanetas, hemos aprendido a esperar lo inesperado”, dijo Knutson.“Este mundo exótico nos sorprende constantemente con nueva física más allá de lo que observamos en nuestro sistema solar”.
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