RADIO KOSMOS CHILE

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11/17/2014

¿Cuántos planetas hay ahí afuera?
11/11/2014

Desde el descubrimiento del primer exoplaneta en 1995, han pasado sólo 20 años. En este periodo, sin embargo, hemos confirmado ya del orden de 2000 nuevos planetas (1849 a 7/11/14). Suficientes como para plantearnos preguntas como ¿Cuántos planetas existen en nuestra galaxia? La respuesta final todavía no la conocemos a la espera de un censo más completo. Sin embargo tenemos una respuesta inicial e invariante que a mí me resulta mucho más interesante que una cuantificación exacta. Y es que existen más planetas que estrellas en nuestra galaxia.

Los 1849 planetas descubiertos a día de hoy no forman un conjunto homogéneo. Aproximadamente la mitad son gigantes gaseosos, una masa y radio parecidos al de Júpiter, un 20 % son parecidos a Neptuno, un 6 % son planetas rocosos parecidos a la Tierra, y menos del 1 % tienen masas de tamaño de Mercurio o inferiores. Estos porcentajes sin embargo no corresponden a su abundancia real. Planetas gigantes cercanos a su estrella principal son muy fáciles de detectar por nuestra instrumentación actual, y por tanto es fácil detectar un gran número de ellos. Por otro lado los planetas pequeños eluden todavía los umbrales de detección. Por ello para conocer la población real de exoplanetas hay que llevar a cabo estudios de poblaciones que tengan en cuenta no sólo aquello que se ha detectado sino también aquello que deja de detectarse por efectos instrumentales o de muestreo.

En la actualidad existen dos grandes fuentes de información sobre las que realizar estos estudios: la enorme muestra de estrellas que han sido monitorizadas en velocidad radial durante las ultimas dos décadas, y los datos de la misión espacial Kepler que monitorizó un campo con aproximadamente 150.000 estrellas durante 4 años.

A partir de la gran compilación de medidas de velocidad radial de cientos de estrellas (desplazamiento Doppler de la luz producido por el tirón gravitatorio de un planeta orbitando a su alrededor), se concluye que la mitad de las estrellas contiene algún planeta con un periodo de menos de 100 días. Estas conclusiones siempre son límites superiores puesto que alrededor de estas mismas estrellas podrían haber planetas o bien en periodos más largos, como la Tierra cuyo periodo (o año) es de 365 días, o bien planetas más pequeños que permanecen de momento indetectados. También se concluye que un 15 % de las estrellas observadas tiene planetas con masas entre 3 y 30 veces la masa de la Tierra, y otro 15 % contiene planetas entre 1-3 veces la masa de la Tierra.


Distribución de tamaños (A) y masas (B) de los exoplanetas orbitando en torno a estrella G y K. La distribución incrementa hacia masas y tamaños pequeños indicando que este tipo de planetas son mucho más comunes. Los datos de dos estudios distintos se superponen en colores distintos. Figura adaptada de Howard et al, Science, 2013, un excelente review sobre esta temática.

La misión espacial Kepler, ha monitorizado miles de estrellas continuamente durante más de 4 años, buscando las caídas periódicas de luz producidas por el paso de un planeta por delante del disco de su estrella. De esta forma ha identificado más de un millar de los planetas conocidos. Por supuesto no todos los planetas orbitan de tal forma que crucen el disco de su estrella vistos desde la Tierra. La probabilidad de que eso ocurra varía para cada tipo de estrella y tamaño del planeta. Por ejemplo, si ahí afuera existiera una copia exacta al Sol con una copia exacta a la Tierra orbitando a su alrededor, la probabilidad de que esa Tierra transitara sería sólo de 1 entre 200. Por ello hay que incorporar estos cálculos probabilísticos a las detecciones obtenidas. Por ejemplo si hemos detectado 3 planetas iguales a la Tierra en 100.000 estrellas, y su probabilidad es de 0,5 %, entonces el número real de tierras estaría en torno a 600, o 1 cada 167 estrellas.

Los datos de Kepler, indican que por lo menos, más de la mitad (54 %) de las estrellas tienen un planeta, y que una cuarta parte de las estrellas tienen dos o más planetas. Kepler no tenía la sensibilidad para detectar planetas terrestres en la zona de habitabilidad de sus estrellas, por lo que no sabemos su frecuencia. Pero sí podía hacerlo para las estrellas de tipo espectral M, las más pequeñas. Y los datos indican que por lo menos el 15 % de esas estrellas tienen planetas terrestres en zona de habitabilidad.

El conjunto de todos estos datos nos indica que aunque algunas estrellas no tendrán planetas y otras tendrán varios, típicamente existe más de un planeta por estrella. Y cuanto más pequeños, más abundantes. Así pues, nuestro sistema solar, con varios planetas (algunos de ellos rocosos) parece ser más la norma que la excepción.

Estas estadísticas se precisarán y refinarán para cada tipo de planetas y para cada tipo de proceso de formación en el futuro cercano, con el lanzamiento de misiones espaciales como TESS y PLATO. Sin embargo una cosa esta clara, la próxima vez que os encontréis contemplando el cielo oscuro y veáis el gran número de estrellas existentes, podréis pensar "Pues planetas todavía hay más, y una gran fracción de ellos probablemente parecidos a la Tierra".

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