No hemos encontrado nada como el sistema solar. ¿Es un monstruo en el espacio? : AlertaCiencia

Desde el descubrimiento histórico en 1992 Dos planetas orbitando una estrella fuera de nuestro sistema solarY el Miles de mundos nuevos Se han agregado a la lista de «exoplanetas» que crece rápidamente. en la Vía Láctea.

Aprendimos muchas cosas de esto. Un vasto catálogo de mundos alienígenas que orbitan estrellas alienígenas. Pero hay un pequeño detalle que sobresale como un pulgar dolorido. No hemos encontrado nada más como nuestro propio sistema solar.

Esto ha llevado a algunos a concluir que nuestra estrella madre y su seno podrían ser valores atípicos de alguna manera, quizás el único sistema planetario de este tipo.

Por extensión, esto podría significar que la vida misma es una anomalía; Las condiciones que dieron forma a la Tierra y su corteza de química autorreproductiva son difíciles de replicar.

Si solo miras los números, el panorama es sombrío. Por un amplio margen, los exoplanetas más numerosos que hemos identificado hasta ahora son de un tipo que no se sabe que sea propicio para la vida: gigantes y subplanetas, de la variedad gaseosa y posiblemente de hielo.

La mayoría de los exoplanetas que hemos visto hasta ahora orbitan sus estrellas muy de cerca, prácticamente abrazándolas; Tan cerca que las temperaturas sofocantes estarían muy por encima de su rango habitable conocido.

Impresión artística del sobrecalentador Júpiter cruce de estrellas (ESO/M. Kornmesser)

Es probable que a medida que sigamos buscando, las estadísticas se equilibren y veamos más lugares que nos recuerdan a nuestro propio patio trasero. Pero el problema es mucho más complejo que solo mirar los números. La ciencia de exoplanetas está limitada por las capacidades de nuestra tecnología. Más que eso, nuestra impresión de la verdadera variedad de mundos alienígenas corre el riesgo de limitar nuestra imaginación.

Lo que realmente hay en la Vía Láctea y más allá puede ser muy diferente de lo que realmente vemos.

Expectativas y cómo frustrarlas.

La ciencia de los exoplanetas tiene un historial de subvertir las expectativas, desde el principio.

«Si vuelves a ese mundo en el que creciste cuando eras niño, solo conocemos un sistema planetario». El científico planetario Jonty Horner de la Universidad del Sur de Queensland le dijo a ScienceAlert.

Y así fue este tipo de suposición implícita, a veces una suposición explícita, de que todos los sistemas planetarios van a ser así. Sabes, tendrás planetas rocosos cerca de la estrella que es muy pequeña, y gigantes gaseosos muy lejos de la estrella que era muy grande. Y así serán los sistemas planetarios».

Debido a esto, los científicos tardaron algún tiempo en identificar un exoplaneta que orbitara una estrella de secuencia principal, como nuestro Sol. Suponiendo que otros sistemas solares sean similares al nuestro, los signos reveladores de planetas pesados ​​tirando de sus estrellas tardarían años en detectarse, al igual que nuestros gigantes gaseosos tardan años en completar su órbita.

Sobre la base de períodos tan largos de una sola medición, no parece que valga la pena analizar una historia relativamente corta de observaciones de tantas estrellas para examinar definitivamente el sistema solar compañero en la secuencia principal.

Cuando finalmente miraron, era un Un exoplaneta que encontraron no se parece en nada Que esperaban: gas gigante La mitad de la masa (y el doble del volumen) de Júpiter Orbita muy cerca de su estrella anfitriona, tiene un año de 4,2 días y su atmósfera arde a temperaturas de unos 1.000 grados Celsius (1.800 grados Fahrenheit).

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Desde entonces, hemos aprendido que estos planetas tipo «Júpiter caliente» no son exóticos en absoluto. En todo caso, parecen relativamente comunes.

Ahora sabemos que hay mucha más diversidad en la galaxia que la que vemos en nuestro sistema de origen. Sin embargo, es importante no asumir que lo que podemos detectar actualmente es todo lo que la Vía Láctea tiene para ofrecer. Si hay algo como nuestro sistema solar, es muy probable que esté más allá de nuestras capacidades de detección.

«Es muy difícil para nosotros encontrar cosas como el sistema solar, están un poco más allá de nosotros tecnológicamente en este momento», dice Horner.

«Es muy poco probable que los planetas terrestres sean capturados de cualquiera de las encuestas que hemos realizado hasta ahora. Es muy poco probable que pueda encontrar MercurioY el Venustierra y Marte alrededor de una estrella como el sol.

¿Cómo encuentras un planeta?

Seamos completamente claros: estilos Que usamos para detectar exoplanetas increíblemente inteligentes. Actualmente hay dos unidades de trabajo del kit de descubrimiento de exoplanetas: el método de tránsito y el método de velocidad radial.

De cualquier manera, necesita un telescopio que sea sensible a cambios muy sutiles en la luz de una estrella. Sin embargo, las señales que cada persona busca no podrían ser más diferentes.

Para el método de tránsito, necesitará un telescopio que pueda mantener la estrella fija en su campo de visión durante un largo período de tiempo. Es por eso que herramientas como el Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS, por sus siglas en inglés) de la NASA son una potencia tan poderosa, capaz de bloquear parte del cielo para más de 27 días sin ser interrumpido por la rotación de la Tierra.

El objetivo de este tipo de telescopios es identificar una señal de tránsito, cuando un exoplaneta pasa entre nosotros y su estrella anfitriona, como una pequeña nube que bloquea algunos de los rayos del sol. Estas caídas de luz son pequeñas, como puedes imaginar. Un destello no es suficiente para inferir con confianza la existencia de un exoplaneta; Hay muchas cosas que pueden atenuar la luz de una estrella, y muchas de ellas son eventos únicos. Los tránsitos múltiples, especialmente aquellos que muestran una periodicidad regular, se consideran el patrón oro.

Por lo tanto, los exoplanetas más grandes ubicados en períodos orbitales más cortos, más cerca de sus estrellas que Mercurio del Sol (algunos mucho más cerca, en órbitas de menos de una semana terrestre), son los preferidos en los datos.

El método de velocidad radial detecta la oscilación de una estrella causada por la gravedad de un exoplaneta cuando oscila en su órbita. Verás, el sistema planetario no gira realmente alrededor de una estrella, sino que baila en un barajar coordinado. La estrella y los planetas giran alrededor de un centro de gravedad común conocido como centro de gravedad. para el sistema solarEste es un punto muy, muy cerca de la superficie del Sol, o justo fuera de ella, principalmente debido a la influencia del Sol. JúpiterCuales mas de dos veces La masa de todos los planetas restantes combinados.

A diferencia de un evento relámpago de tránsito, un cambio en la posición de una estrella es un cambio continuo que no requiere un monitoreo constante para notarlo. Podemos detectar el movimiento de estrellas distantes que orbitan alrededor de sus centros bariónicos debido a ese movimiento. cambia su luz Por algo llamado efecto Doppler.

A medida que la estrella se mueve hacia nosotros, las ondas de luz que vienen en nuestra dirección se comprimen ligeramente, hacia el extremo más azul del espectro; A medida que te alejas, las olas se extienden hacia la punta roja. Un «bamboleo» regular en la luz de la estrella indica la presencia de un compañero orbital.

Nuevamente, los datos tienden a favorecer a los planetas más grandes que tienen una influencia gravitatoria más fuerte, en órbitas más cortas y más cerca de su estrella.

Aparte de estos dos métodos notables, a veces es posible obtener una imagen directa de un exoplaneta mientras orbita alrededor de su estrella. Aunque es muy difícil de hacer, puede volverse más común En la era JWST.

Según el astrónomo Daniel Baylis de la Universidad de Warwick en el Reino Unido, este enfoque revelaría una clase casi opuesta. De un exoplaneta a una variedad de órbita corta. Para poder ver un exoplaneta sin verse abrumado por el resplandor de su estrella madre, los dos objetos necesitarían una separación muy amplia. Esto significa que el método de imagen directa favorece a los planetas en órbitas relativamente largas.

Sin embargo, los exoplanetas más grandes aún se pueden detectar fácilmente a través de este método por razones obvias.

«Cada método de detección tiene sus propios sesgos», explica Bayliss.

Añade que la Tierra, con un anillo de un año alrededor del Sol, se encuentra entre dos extremos de una órbita orbital favorecida por diversas técnicas de detección, por lo que «todavía es muy difícil encontrar planetas con una órbita de un año».

¿Qué hay ahí?

hasta ahora, El grupo más numeroso De los planetas exteriores es una clase que ni siquiera está representada en el sistema solar. Este es Minor Neptune: exoplanetas cubiertos de gas que son más pequeños que Neptuno y más grandes que la Tierra.

Un planeta rocoso rodeado por una neblina púrpura y una estrella en la distancia a la izquierda
Ilustración del mini Neptuno TOI 560.01, que orbita alrededor de su estrella solitaria. (Observatorio WM Keck / Adam Makarenko)

La mayoría de los exoplanetas confirmados están en órbitas mucho más cortas que la de la Tierra; De hecho, más de la mitad de ellos tienen órbitas de menos de 20 días.

Encontramos la mayoría de los exoplanetas orbitando estrellas individuales, como nuestro Sol. Menos del 10 por ciento en sistemas multiestrella. después de mLa mayoría de las estrellas de la Vía Láctea son miembros de múltiples sistemas estelares, con estimaciones de hasta un 80 por ciento en asociación que orbitan al menos otra estrella.

Piense en eso por un momento. ¿Significa esto que los exoplanetas son más comunes alrededor de estrellas individuales, o que los exoplanetas alrededor de múltiples estrellas son más difíciles de detectar? La presencia de más de una fuente de luz puede distorsionar o enmascarar las señales muy similares (pero mucho más pequeñas) que estamos tratando de detectar de los exoplanetas, pero también podría ser una razón por la cual los sistemas de estrellas múltiples complican la formación de planetas de alguna manera.

Y eso nos lleva de regreso a casa, a nuestro propio sistema solar. Por extraño que suene la casa en el contexto de todo lo que encontramos, puede que no sea del todo infrecuente.

«Creo que es justo decir que en realidad hay tipos muy comunes de planetas que faltan en nuestro sistema solar», dice Bayliss.

«Superplanetas que son un poco como la Tierra pero el doble del radio, y no tenemos nada de eso. No tenemos estos pequeños Neptunos. Así que creo que es justo decir que hay algunos planetas muy comunes que no tenemos». t ver en nuestro sistema solar.

«Ahora, ya sea que eso haga que nuestro sistema solar sea escaso o no, supongo que no iría tan lejos. Porque podría haber muchas otras estrellas que tienen un montón de planetas del tipo del sistema solar que no hemos visto. aún.»

Dibujo de un artista de varios planetas y estrellas en la Vía Láctea.
La ilustración de este artista da una idea de cuán comunes son los planetas alrededor de las estrellas en la Vía Láctea. (ESO/M. Kornmesser)

a punto de averiguarlo

Los primeros exoplanetas fueron descubiertos hace solo 30 años y orbitan alrededor de A púlsar, una estrella completamente diferente a la nuestra. Desde entonces, la tecnología ha mejorado hasta perderse de vista. Ahora que los científicos saben qué buscar, pueden idear formas cada vez mejores de encontrarlo alrededor de una mayor variedad de estrellas.

Y a medida que avanza la tecnología, también lo hace nuestra capacidad para encontrar mundos cada vez más pequeños.

Esto significa que la ciencia de los exoplanetas puede estar a punto de descubrir miles de mundos ocultos a nuestra vista actual. Como señala Horner, en astronomía hay más cosas pequeñas que grandes.

Las estrellas enanas rojas son un ejemplo perfecto de esto. Son el tipo de estrella más común en la Vía Láctea, y son muy pequeñas, aproximadamente la mitad de la masa del Sol. Es tan pequeño y tenue que no podemos verlo a simple vista, pero es responsable hasta el 75 por ciento de todas las estrellas de la galaxia.

En este momento, cuando se trata de comprender estadísticamente los exoplanetas, estamos trabajando con información incompleta, porque hay tipos de mundos que no podemos ver.

Esto está obligado a cambiar.

“Tengo la sensación persistente de que si retrocedieras 20 años, verías esas afirmaciones de que los Neptunos menores son el tipo de planeta más común con tanta duda como mirarías los datos de principios de la década de 1990 que ella dijo que harías. solo subir a planetas rocosos al lado de la estrella», dijo Horner a ScienceAlert.

«Ahora, se puede demostrar que estoy equivocado. Así es como funciona la ciencia. Pero mi pensamiento es que cuando lleguemos al punto en que podamos descubrir cosas del tamaño de la Tierra y más pequeñas, descubriremos que hay más cosas del tamaño de la Tierra». y más pequeñas que hay cosas del tamaño de Neptuno».

Y quizás descubramos que nuestro pequeño y caprichoso sistema planetario, con todas sus peculiaridades y maravillas, no está solo en el universo después de todo.

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