Los planetas extrasolares adelgazan por radiación

Exoplaneta

Un estudio liderado por astrónomos españoles del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) muestra por primera vez claros indicios de que la radiación coronal de las estrellas evapora la atmósfera de los planetas durante sus primeras etapas de vida. El estudio analiza los datos de 75 planetas extrasolares para comprobar la relación que existe entre la radiación en rayos X producida en la corona de la estrella, y la masa de los planetas.

Las observaciones, tomadas en su mayoría con el satélite XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea, arrojan un impactante resultado: “los planetas gaseosos más expuestos a rayos X habrían perdido buena parte de su masa por evaporación, de modo que hoy en día sólo se encuentran planetas poco masivos sometidos a esta energética radiación”.

Los rayos X son una radiación muy energética, más aún que los rayos UV, y tienen la capacidad de evaporar la atmósfera de planetas de tipo gaseoso, como Júpiter o Saturno. Pero para que eso ocurra el planeta tiene que encontrarse muy cerca de la estrella, y que ésta sea un potente emisor de rayos X. La mayoría de los planetas descubiertos hasta la fecha se encuentran en torno a estrellas de masa parecida o inferior a la del Sol.

Estas estrellas emiten muchos rayos X producidos en su corona, la capa más exterior de la estrella, donde el material puede tener entre 1 y 10 millones de grados. Cuanto más rápidamente rota la estrella, mayor es la generación de rayos X. Las estrellas nacen con una velocidad de rotación muy elevada, así que será en las primeras etapas de su vida cuando se produzca la mayor evaporación en la atmósfera del planeta.

“Luego la estrella se va frenando, disminuyendo la emisión de estas radiaciones, con lo que los planetas de alrededor sufrirán una evaporación menor según pase el tiempo”, explica Jorge Sanz Forcada, primer autor del estudio e investigador “Ramón y Cajal” en el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA).

El estudio, que se publica en el último número de la revista Astronomy & Astrophysics, muestra cómo los planetas más masivos conocidos actualmente, con más de 1,5 veces la masa de Júpiter, raramente se encuentran sometidos a fuerte radiación de rayos X, una clara indicación de que podrían perder la mayoría de esta masa en un tiempo relativamente breve. Un ejemplo de este caso sería tau Boo b, de 4 veces la masa de Júpiter, que podría estar perdiendo masa a razón de 1 planeta como Júpiter cada cien millones de años (el Sol tiene una edad de 4500 millones de años), suponiendo una composición similar a la de Júpiter.

Más de 430 planetas fuera del Sistema Solar

En la actualidad se conocen más de 430 planetas fuera del Sistema Solar. Esto permite por fin empezar a hacer estudios que nos hablen de cómo son estos planetas, su composición, cómo se forman y como evolucionan. Estamos al principio de un camino que a largo plazo nos debería llevar a saber cómo influyen las carácterísticas de una estrella en la formación de la vida. Pero es un largo camino y aún tenemos mucho que aprender en astrofísica, atmósferas planetarias, geología, y biología.

En el estudio investigadores de otros institutos, como Ignasi Ribas (Institut de Ciències de l’Espai, CSIC-IEEC), Giuseppina Micela (Observatorio Astronómico de Palermo, Italia), Andrew Pollock (Agencia Espacial Europea), David García Álvarez (Grantecan-IAC), Enrique Solano (Centro de Astrobiología), y Carlos Eiroa (Universidad Autónoma de Madrid).


Más información, en la revista Astronomy & Astrophysics.

Fecha Original: 22 de febrero de 2010
Enlace Original

Comparte:
  • Print
  • Digg
  • StumbleUpon
  • del.icio.us
  • Facebook
  • Twitter
  • Google Bookmarks
  • Bitacoras.com
  • Identi.ca
  • LinkedIn
  • Meneame
  • Netvibes
  • Orkut
  • PDF
  • Reddit
  • Tumblr
  • Wikio

Like This Post? Share It

Comments (14)

  1. emilio silvera

    Interesante estudio que he leido a la carrera y sin fijarme en los detalles. Depues, con mas tiempo libre, lo volvere a leer y vere de hacer algun comentario relacionado con el tema. Se me ocurre preguntar ¿tendra que ver este fenomeno con la perdida de la atmosfera del planeta Marte hace unos miles de millones de años?

    No se si la ocurrencia pudiera estar apoyada cientificamente pero, como digo, luego veremos que podemos deducir de todo esto.

    Hasta luego amigos.

    • kike

      Podría ser, pero a mi entender el planeta que se encuentra más cercano a esos antecedentes sería Mercurio, ya que su alta metalicidad lo hace candidato a haber sido anteriormente un planeta mucho más grande, del que quedaría prácticamente solo el núcleo, compuesto en su mayor parte de hierro; además su cercanía al Sol podría haber causado las mismas consecuencias que lo explicado en el artículo.

      Pudiera ser que el espacio estuviera lleno de planetas rocosos cercanos a sus estrellas que antaño fueran grandes planetas gaseosos.

  2. Todo lo que nos explican en el artículo que comentamos es de una lógica aplastante y, desde luego, se puede llegar a comprender la pérdida de atmósferas de los planetas cercanos a su estrella madre cuando ésta, en su juventud, emite furiosamente radiaciones energéticas que inciden sobre el “pobre” planeta.

    Las estrellas se forman en esas inmensas masas de gas equivalentes a miles de millones de veces la masa del Sol, los brotes masivos de formación de estrellas son sucesos corrientes. Ocurre en galaxias de todo tipo, y algunos de ellos, los más poderosos, acaban lanzando fuera de las galaxias todo el material procesado en el interior de las estrellas; son los Supervientos Galácticos que dibujan las estructuras más llamativas del Universo visible: cientos y miles de estrellas jóvenes y luminosas que, al expulsar sus capas más externas, desgarran el gas que encuentran a su alrededor, empujándolo y apilándolo en cascarones de alta velocidad, que crecen y chocan entre ellos estructurando el medio interestelar.

    El flujo de fotones ultravioleta y los rayos X energéticos que producen las estrellas, causa la ionización de un gran volumen de gas desvelando las estructuras, huecos, burbujas y cascarones que se generan con la energía de los flujos supersónicos que, por fuerza, tienen que incidir en los planetas que, no estándo a las distancias necesarias para escapar, sufrirán las consecuencias.

    Un brote estelar deja huella en los discos y en los halos de las galaxias, huellas que perduraran durante millones de años, estructurando el medio interestelar y cambiando en muchas ocasiones las apariencias de las galaxias mismas y, si esto es así (que lo es), ¿que no podrá hacer con las atmósferas de los pequeños planetas que estén a merced de estas inmensas fuerzas cosmológicas.

    Los brotes de formación estelar en los núcleos de las galaxias son la cumbre, tanto en masa como en energía, de todo el rango que cubren las starbursts. La masa que se transforma en estrellas puede llegar a exceder 10⁹ masas solares, comparable a la masa total de hidrógeno molecular (H₂) de todo el disco de la Vía Láctea.

    Dependiendo de sus masas, edad, composición de elementos, de si está sola o acompañada, y de otros muchos factores, las estrellas están conformadas dentro de un abanico de una rica variedad que lo mismo podemos hablar de una estrella de Litio, Silicio o Tecnecio, que de una estrella de Enana Blanca, marrón o negra, de Neutrones y magnetizada o supermasivas e hipergigantes.

    Existen estrellas en el cielo que son muy ricas en metales pesados, como las estrellas de Bario o las estrellas S que están referidas a las estrellas de Circonio.

    Lasd velocidades que pueden alcanzar los supervientos galácticos son tremendas y debastadores (en la Tierra y los ingenios que la rodean tenemos una buena muestra de lo que ocurre cuando el Sol está muy acticvo), las partículas salen lanzadas hacia el espacio interestelar y ocupan grandes volúmenes de superficie que, en forma de rayos X energéticos barren grandes regiones del espacio, tales como las atmósfera de los planetas a las que pueden causar daños irreparables.

    Una cosa ofrece pocas dudas: los vientos estelares de gran portencia se encuentran claramente entre los mayores contribuyentes a la contaminación del medio intergaláctico. Son varias centenes de miles de estrellas las que, en casa starburst nuclear (por ejemplo) o bien explotan como supernovas o o crean enormes pérdidas de materia por medio de la radiación de rayos X para conseguir estabilidad, y, a estos fenómenos estelares se refieren en el artículo que comentamos que, desde luego, tiene que ser más afinado para fijar mejor y más detalladamente los datos que nos lleven a una más certera comprensión de lo que los vientos estelares pueden hacer a los planetas que tengan la “mala suerte” de no encontrarse situados en el lugar adecuado.

  3. Todo esto me hace pensar que, si bien puede ser verdad que los vientos estelares puedan eliminar a muchos planetas de la lista de planetas habitables, también me sugiere hacerme una pregiunta: ¿Qué pasa en otros planetas?. El caso particular de Venus, en cuyas capas de nuebes estratificadas de ácido sulfúrico ubicadas entre 50 y 70 Kms de altura aproximadamente, se forman en determinadas ocasiones grupos de células convectivas compactas sobre regiones fuertemente iluminadas del mediodia solar. Las células convectivas crecen en las nubes intermedias y altas, una capa normalmente en estado inestable frente a movimientos verticales. Esta convección podríamos llamarla seca, ya que parece no estar asociada a liberación de calor latente alguna.

    En Marte se observan a veces campos de nubes convectivas similares en cierto modo a las terrestres, aunque dada la baja abundancia de agua, se trata de un fenómeno más raro y no vioolento como el terrestre.

    Un caso particularmente interesante es el del satélite Titán de Saturno, una luna gigante, con una densa y fría atmósfera de nitrógeno (temperatura superficial de 94 K), como la de nuestro planeta, y en la que los hidrocarburos metano y etano se pueden condensar y formar nubes de diferentes tipos.

    Sabemos que Titán tiene lagos de estos compuestos líquidos que probablemente se nutren, entre otros procesos, por la precipitación que originan de forma ocasional violentas tormentas convectivas de metano-etano. Al menos esa es nuestra interpretación de las imágines de nubes brillantes tomadas con telescopios desde la Tierra y por la nave espacial Cassini en órbita en torno a Saturno, de acuerdo con nuestros modelos que predicen el desarrollo de intensas tormentas de cúmulos de metano.

    Las células de convección húmedas de metano podrían crecer cuando llega la tenue luz del verano, calienta los suelos evaporando el metano, ascendiendo las parcelas a velocidades de 20 msˉ¹ hasta hasta los 40 Km de altura.

    Aun más extrañas, aunque mucho más frecuentes, son las tormentas que acontecen en los planetas gigantes. A las frías temperaturas de Júpiter y Saturno (mínimos de 124 K y 85 K respectivamente), las nuebes están constituidas por cristalitos de hielo de amoníaco (NH₃), hidrosulfuro de amonio (NH₄SH) y agua, por orden de profundidad en Júpiter y Saturno entre las presiones de 0,5 y 5 – 10 bares respectivamente (altura y presión se relacionan a través del equilibrio hidostático).

    En Urano y Neptuno con temperaturas mínimos de 55 K, el metano condensa y forma las nuebes superiores. Más abajop se forman nubes de sulfuro de hidrógeno (H₂S), entre los 1 – 3 bares que son los niveles visibles de las nubes.

    La extrañeza por la presencia de tormentas en estos planetas proviene de que su atmósfera está constituida fundamentalmente por hidrógeno y helio, los gases más ligeros, mientras que los condensables capaces e formar tormentas (amoníaco, agua) resultan ser más pesados. Así, a diferencia de lo que pasa en la Tierra, en los planetas gigantes el aire cargado de humedad es más pesado (amoníaco y agua en Júìter y Saturno, y metano en Urano y Neptuno), así que las generaciones de tormentas se se torna más complicadas.

    Bueno, en realidad, aquí arriba nos hablan de la destrucción de las atmósferas planetarias de aquellos planetas que están cercanos a su estrella madre que, con sus potentes vientos solares los despojan, precisamente, de estos materiales que les podría permitir tener atmósferas y que gracias a estos nefastos vientos solares los hacen planetas estériles e improductivos.

  4. muy buenos los comentarios de emilio y kike.

    el planeta corot7b. es evidencia de esa evaporacion planetaria producida por los rayos X energeticos de su estrella. aun asi ¿por que hay gigantes gaseosos que todavia mantienen sus masa ante la distancia cercana a su estrella? una explicacion es que los electrones de su atmosfera se desprenden por accion del calor. esos electrones libres entran al nucleo del gigante gaseoso creando una especie de presion. por ello son muy grandes.

  5. igual como señalan en el articulo los “HOT jupiter” pierden su atmosfera pero moderadamente ya que estan en una zona de relativa baja actividad de rayos X.

    es muy interesante el tema. y las explicaciones son muchas. pero es verdaderamente emocionante. que al dia de hoy. la ciencia este analizando y descubriendo. como evolucionan los planetas y sus estrellas. que momento mas poetico y que es lamentable que muy pocos lo sepan.

  6. ersuniel

    A mí me parece que no teneis en cuenta que esos júpiter calientes no se forman en el entorno inmediato de su estrella ni en la órbita que actualmente ocupan. No es que lo diga yo. Hay astrofísicos que se refieren a la migración de planetas, incluso “nuestros” Júpiter y Saturno han enmigrado hacia el exterior. Según esos modelos, inmediatamente después de la fase de acreción, si en el sistema se han formado más de dos planetas gigantes, se desencadena una escabechina planetaria, planetas expulsados del sistema, colisiones entre ellos o planetas que son arrojados contra la estrella, y que acaba con los júpiter calientes en esas órbitas cercanas y a veces excéntricas. Los modelos, creo, eran para estrellas de más o menos una masa solar. Habría que ver qué correlación guardan la fase de emisión coronal y la de las migraciones. Es una sugerencia.

  7. The sentence below in the article seems to be wrong. It doesn’t make sense:

    “El estudio, que se publica en el último número de la revista Astronomy & Astrophysics, muestra cómo los planetas más masivos conocidos actualmente, com más de 1.5 veces la masa de Júpiter, raramente se encuentran sometidos a fuerte radiación de rayos X, una clara indicación de que podrían perder esta masa en un tiempo relativamente breve. ”

    I guess it means (option 1):

    “El estudio, que se publica en el último número de la revista Astronomy & Astrophysics, muestra cómo los planetas más masivos conocidos actualmente, com más de 1.5 veces la masa de Júpiter, se encuentran sometidos a fuerte radiación de rayos X, una clara indicación de que podrían perder esta masa en un tiempo relativamente breve. ”

    Or (option 2):

    “El estudio, que se publica en el último número de la revista Astronomy & Astrophysics, muestra cómo los planetas más masivos conocidos actualmente, com más de 1.5 veces la masa de Júpiter, raramente se encuentran sometidos a fuerte radiación de rayos X, una clara indicación de que no podrían perder esta masa en un tiempo relativamente breve. ”

    Do you agree?

    .

    • Hi Roca, totally agree with you. I changed that for option 2, thanks a lot!

      • OK.

        Thanks for the quick feed-back.

        I will also fix the post in Portuguese for the option 2 (I had used option 1…)

        SINC should do the same correction.

        Could you alert them?

        [ROCA]

    • Canopus

      Hi Roca and Manuel,

      No, you are wrong. The original sentence is fine: young stars are very active when they are young, so they have a strong X-ray emission then. Therefore in the first million years the radiation is very “erosive” with the gaseous planets that are close to the star. So we can expect that the most massive planets are NOT close to the star. If a massive planet is close to the star it will loose the atmosphere in a short period of time, otherwise we should see massive planets close to the star too.
      That is what these guys find in their paper: massive planets that are seen now are not subject of erosive radiation anymore, and some of the planets we see close to the star probably are the remnants of more massive planets that have been eroded in their youth.
      Mercury could be a remnant of a gaseous planet that lost its atmosphere in short time, for instance.
      I think the confusion comes from the words “podrían perder esta masa”. I guess they mean “podrían perder la mayoría de su masa”.

      • That’s the point Canopus. I searched the web and found the paper that says:

        Most surviving massive planets (Mp sin i > 1.5 MJ) have been exposed to lower accumulated irradiation. Heavy erosion during the initial stages of stellar evolution is followed by a phase of much weaker erosion.

        So yes, planets lose most of their mass during these initial stages. Thanks!

  8. [...] Ciência Kanija: Los planetas extrasolares adelgazan por radiación [...]

  9. Esto me parece curioso.

    Una vez escuché de una loca teoría que postulaba que la tierra era en principio una especie de júpiter con un núcleo rocoso. Entonces los vientos solares le arrevataron casi toda su atmósfera, y la roca comprimida se comenzó a expandir ¿?, lo que hizo que la corteza terrestre se agrietara (si, se refieren a las placas tectónicas). Tal vez por eso la tierra es el planeta más denso según tengo entendido; aunque sigue siendo una hipótesis errada para los científicos modernos.

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos necesarios están marcados *