Las súper-Tierras dan a los teóricos un súper dolor de cabeza

Artículo publicado por Eric Hand el 13 de diciembre de 2011 en Nature News

Una abundancia de mundos de tamaño medio desafía a los modelos de formación planetaria.

Ahora no sorprende que el Telescopio Espacial Kepler de la NASA esté revelando planetas extrasolares a montones. La semana pasada, en la primera conferencia científica de Kepler en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Moffett Field, California, los científicos de la misión anunciaron que el telescopio espacial había identificado 2326 planetas candidatos, casi duplicando su botín desde febrero.

Pero lo que hasta el momento ha desconcertado a observadores y teóricos es la alta proporción de planetas – aproximadamente de un tercio a la mitad – que son mayores que la Tierra pero menores de Neptuno. Estas ‘súper-Tierras’ están emergiendo como una nueva categoría planetaria – y podrían ser la más numerosa. Su propia existencia es un problema para los modelos convencionales de formación planetaria y, además, la mayor parte están en órbitas muy cercanas a su estrella madre, precisamente donde los modeladores dicen que no deberían estar.

Exoplaneta © by Goosefinder


“Suponen un reto”, dice Douglas Lun, modelador de formación planetaria y director del Instituto Kavli para Astronomía y Astrofísica en la Universidad Peking en Pekín, China. “No puedes simplemente jugar con los parámetros. Tienes que pensar en la física”.

Guiados por el ejemplo de nuestro Sistema Solar, con sus distintos conjuntos de mundos grandes y pequeños, los primeros modelos de formación planetaria se basaron en la idea de ‘acreción del núcleo’. El polvo que gira alrededor de una estrella en un disco protoplanetario puede agregarse en pequeños planetesimales de roca y hielo, los cuales colisionan y terminan pegados. La parte interior del disco contiene muy poco material como para que estos núcleos crezcan mucho más que la Tierra. Pero posteriormente pueden lograr hasta diez o más veces la masa de la Tierra, suficiente para atraer un vasto volumen de gas y convertirse en algo similar a Júpiter.

La detección, que empezó en 1995, de planetas del tamaño de Júpiter con órbitas de apenas unos pocos días terrestres, contradecía estos modelos. Los teóricos revisaron sus modelos para permitir que estos “Júpiter calientes” se formasen lejos de su estrella y migrasen hacia dentro. Aunque estos modelos predecían que cualquier planeta que alcanzase el tamaño de súper-Tierra debería convertirse en un gigante gaseoso o ser tragado por su estrella, creando un ‘desierto planetario’ en este rango de tamaños. Los descubrimientos de Kepler destrozaron esas predicciones. “Es una lluvia tropical, no un desierto”, dice Andrew Howard, astrónomo en la Universidad de California en Berkeley. “Esperamos que la teoría se ponga al día”.

Kepler mide el tamaño de un planeta detectando cuánta luz bloquea cuando pasa frente a su estrella. Para un puñado de súper-Tierras detectadas por Kepler, las observaciones desde tierra han determinado también su masa, siguiendo el bamboleo de la estrella madre inducido por la gravedad del planeta. Y algunas de estas súper-Tierras parecen tener densidades muy bajas – lo que indica que pueden tener pequeños núcleos rocosos rodeados por grandes envolturas de gas.

El astrónomo de Kepler Jack Lissauer, de Ames, cree que pueden haber empezado como pequeños núcleos en las partes exteriores del sistema solar, acretando una gran cantidad de gas sin alcanzar el punto de crecimiento desbocado que lleva a un verdadero gigante gaseoso. Sin el tirón gravitatorio de un gigante que mantenga el gas, tal planeta tendría una gran atmósfera de baja densidad, pero podría aún crecer hasta el tamaño de súper-Tierra mediante un proceso de enfriamiento que hace menguar la atmósfera y permite que se atraiga más gas, comenta.

Pero este escenario no puede explicar las más pequeñas y densas súper-Tierras. Ya se han detectado varios de tales planetas, y Kepler está empezando a alcanzar la sensibilidad necesaria para observarlos, dice Greg Laughlin, astrónomo de la Universidad de California en Santa Cruz. “Kepler apenas está viendo la punta del iceberg”.

Ninguna teoría actual puede explicar cómo pueden estar las súper-Tierras tan cerca de sus estrellas. Lissauer dice que el problema está en la parte de migración de los modelos. Pero Norm Murray, astrofísico de la Universidad de Toronto, está explorando otras formas de formar súper-Tierras. En lugar de ensamblarlas y migrarlas hacia la estrella, el modelo de Murray primera migra los planetesimales rocosos y luego les permite su acreción. “Migración y luego ensamblado es el eslogan”, dice.

En cualquier caso, Laughlin dice que los modeladores probablemente encontrarán una forma de explicar las actuales observaciones. “Trabajarán para arreglar los modelos”, dice. Pero probablemente no es la última vez que tengamos que revisitar los códigos, añade. “Mi predicción es que pasarán totalmente por alto el siguiente tema importante, sea lo que sea que nos espere”.


Artículo de referencia: Nature 480, 302 (15 December 2011) doi:10.1038/480302a

Autor: Eric Hand
Fecha Original: 16 de diciembre de 2011
Enlace Original

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Comments (19)

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: Artículo publicado por Eric Hand el 13 de diciembre de 2011 en Nature News Una abundancia de mundos de tamaño medio desafía a los modelos de formación planetaria. Ahora no sorprende que el Telescopio Espacial Kepler de la NAS…..

  2. [...] "CRITEO-300×250", 300, 250); 1 meneos Las súper-Tierras dan a los teóricos un súper dolor de cabeza http://www.cienciakanija.com/2011/12/16/las-super-tierras-dan-a-…  por capitaineAdHoc hace [...]

  3. Zeek

    Uau! Me encanta cuanto tenemos que replantear lo que pensamos que sabemos jejej

    Alguna vez he oído la teoría de que Júpiter es una estrella fallida de un sistema binario con nuestro Sol.
    Podría eso explicar que nuestro sistema solar sea entonces atípico?

  4. Dr.Contingente

    Es un artículo muy interesante, y me encanta el final. Dedicado a los deterministas.

    Sabemos prácticamente, a nivel teórico (es decir, la física involucrada), el 99% de las leyes que rigen todo esto. Es decir, sabemos ya las reglas de juego, no se nos oculta nada. Sin embargo, somos completa y totalmente incapaces no ya de crear un modelo válido, sino siquiera de explicar lo que estamos viendo. Esto es muy, muy importante, porque normalmente (aunque hay excepciones), a partir de la montaña de datos creamos la explicación, que luego suele verse corroborada (o refutada) por su capacidad de predicción de otros detalles aún no observados, pero raramente podemos crear modelos válidos a partir del conocimiento de todo el edificio teórico, *sin datos* (de hecho, seguramente la excepción más notable es la MC, y creo que en parte es debido a que los prejuicios de nuestro cerebro no pueden funcionar dado que no entedemos un pijo).

    No sólo no somos capaces de crear un modelo, insisto, sino siquiera de prever lo que podríamos encontrar, de entre un abanico de posibilidades. Toda la historia de los exoplanetas es interesantísima porque es una colección de owneds y fails concatenados, además espectaculares (y no, no son gente poco seria: es gente muy seria, tanto que ni siquiera son conocidos sus nombres fuera del mundilllo). Y, vuelvo a repetir: las leyes de la física que gobiernan todo esto son ya perfectamente conocidas. No se espera ninguna nueva.

    Yo creo que hasta la palabra contingencia se queda corta.

    De paso: la ciencia necesita pasta. Es cara, sí, Mucho. La ignorancia más.

  5. Nelson P.

    …“Migración y luego ensamblado es el eslogan”…., con ensamblado quieren decir acreción?? la palabra ensamblado me causa confusión

    • Mantra Latiguillo

      Sip, frase original: «“‘Migration then assembly’ is the catchphrase.» Lo dice textualmente, ensamblado. No sé si hace un chiste diciendo una frase sin términos técnicos o hay segundas intenciones (pues por ejemplo que quieran dejar la puerta abierta a mecanismos de formación aparte de la acreción o coalescencia).

  6. [...] as súper-Tierras dan a los teóricos un súper dolor de cabeza http://www.cienciakanija.com/2011/12/16/las-super-tierras-dan-a-…  por iraultzaaskerria hace 5 segundos [...]

  7. Bueno, con estos descubrimientos de Kepler nos vamos dando cuenta de que no sabemos nada, porque es posible que la generaciòn de los Jupiter Caliente sea asì como explican esos teòricos, pero la realidad dice otra cosa ¿y entonces?, ¿a quien ler creo?.

  8. Tom Wood

    Que bueno que todos los días las mediciones nos estén mostrando, que cuestionar los modelos no es un pecado científico, sino nuestro deber como científicos, nuestro deber como humanos. Que critiquen sus modelos es lo que mas desean los científicos que los crean. Por eso los hacen públicos. Si soportan las críticas, entonces son una buena aproximación de la realidad. Eso los hace muy felices, eso recompensa sus esfuerzos. Cada crítica que pasa con éxito su modelo, es un voto de confianza hacia a lo que pensaba el cientifico, aumenta su prestigio como científico. Saben por que muchos científicos se molestan cuando criticamos la ciencia, porque desconocen el método científicos. Porque realmente no confían en los modelos científicos con los que simpatizan, no confina en las ideas de esos cientificos, no confían en lo que defienden. Tiene miedo que las personas que adoctrinaron bajo una fe dogmática en la ciencia establecida, dejen de creer en ellos. Tienen miedo a la perdida de prestigio de lo que antes defendían a ciegas. Los asusta corregir el modelo dogmático que es la ciencia que hay en sus cabezas. Les cuesta trabajo reconocer que los modelos en los que basaron sus títulos, ya no son del todo correctos. Tienen pereza hacerle correcciones a lo que han defendido, a lo que ya dominan y han aprendido. No entienden que la ciencia es así, un torbellino, una espiral en ascenso. Porque quieren hacer merito con los meritos de otros, con los modelos de otros, con los modelos que son oficiales, porque han resistido las críticas más severas. Defender esos modelo no tiene merito, ese merito fue de otros, es de otros. Meritorio es buscar la forma de hacerlos mas perfectos, mas oficiales; hago que solo es posible desde las criticas. Meritorio es tratarle de encontrar sus fisuras. Así que nunca tenga miedo hacerles preguntas a los modelos. En ciencia no hay modelos, ni preguntas ilegales, todas le aclaran algo al que pregunta y le enseñan algo al que las responde, esa es su magia. En ciencia no hay preguntas tontas, ni ideas tontas, solo cosas que no entendemos, o que están mal modeladas; o al menos, mal explicadas. Es ciencia no hay preguntas buenas de iluminados y preguntas malas para neófitos; lo demuestra su corta historia. El que entienda esto, esta comenzando ha entender lo que es la ciencia verdadera y a los científicos que quieren que sus modelos cada día se acerquen mas a la realidad. Esta ayudando a los científicos que han pasado a formar parte de la historia de las ciencias, a seguir siendo parte de su praxis.

    • Ni tanto ni tan calvo

      Pienso que te equivocas. El método científico, como método, es decir, como protocolo de actuación, es lo que está, digamos, “por encima del bien y del mal”, pero los científicos, como seres humanos, me temo que de eso nada. Que a una persona le critiques el modelo para mejorárselo, incrementando su prestigio y adulándole su ego, obviamente que lo recibirá con todas las bienvenidas, pero que se lo tritures, mostrando que es falso, eso a ninguna persona le gusta, y es difícil recibir de buena gana la demostración que tu tiempo y tu esfuerzo no ha estado, digamos, orientado de la forma que se pretendía. Pero lo que pasa es que esto es inevitable, para dar con la respuesta correcta normalmente tenemos que desechar cientos de respuestas falsas, y el problema está en que se recompensa excesivamente al grupo humano que está más involucrado en la respuesta correcta y se penaliza también en exceso a los grupos humanos que han invertido en las respuestas erróneas, cuando en realidad, todo el mundo ha colaborado más o menos por igual, porque para invalidar una de esas respuestas hay que hacer un esfuerzo similar al que requiere dar la apropiada. Si algo es la ciencia, es un trabajo en equipo, y además durante generaciones, normalmente quien empieza nunca llega a ver la catedral terminada.

      Dicho todo esto, después lo que hay es mucho de “qué hay de lo mío”, que se monta su chirniguito, sus subvenciones, sus palmeros, y a vivir de la mandanga mientras dure. En general, las empresas se dedican a subvencionar precisamente a este tipo de gente, por eso es de echarse a temblar lo que se está haciendo con la financión pública de la ciencia y el desarrollo, que como se puede ver perfectamente, es síncrono con el desembarco de la magufería organizada en la Universidad, por ejemplo.

  9. Toni Moreno

    Bueno, el problema de las SuperTierras yo no lo veo tan complicado. Vereis:

    Se nos dice que los planetas actuales se formaron a partir de la suma de otros mas pequeños cuyas orbitas estaban tan próximas que podian interactuar, chocando y fusionándose. Pues bien, se calcula que Marte fue un protoplaneta que acrecentó poco material y en consecuencia su masa y tamaño han cambiado poco. Dicho de otra forma. Marte es un Protoplaneta+algunos asteroides. Según esto Mercurio debe ser algo parecido pero que una colisión gigante lo hizo pedazos dejando quizas 1/2 o 1/3 de su masa original. Venus parece ser el resultado de la fusión de unos 8 protoplanetas de tamaño marciano mas o menos y nuestra Tierra, no menos de 10, quizás el último fue el mas violento y que dió lugar a nuestra Luna. Entonces, ¿No puede ser que en otros sistemas solares el número de protoplanetas fuera muy superior al nuestro y muchos se formaran por la suma de 20, 30 o incluso 50 o mas protoplanetas o porque no, varios planetas del tamaño de nuestro Venus tras formarse, a su vez su fusionaron dando lugar a SuperTierras?. En mi opinión, la respuesta mas sencilla suele ser la mas acertada.

    Luego tenemos los llamados Planetas Oceánicos. Si ahora mismo algo lanzara a Ceres o un planeta enano de Kuiper en ruta de colisión con la Tierra. El resultado final seria probablemente un Oceano global de quizas mas de 100 Kms de profundidad. Vengo a decir que hemos de hacer “ingenieria inversa”para entender todo esto y visto así no me parece dificil de entender.

  10. Realmente con estos descubrimientos de Kepler nos quedamos mas asombrados…pero son realmente exactos?.

    Un saludo

    • reneco

      Esa pregunta respecto a Kepler me la hice, y realmente decir que variación de luminosidad de una estrella implique de forma inmediata y certera la existencia de un planeta que la orbite, es por lo menos imprudente, deben existir otros causas que hagan variar la luminosidad que no se han investigado

      • Santiago Enlace

        Las hay, claro. De hecho hay muchos falsos positivos, y los exoplanetas sólo se consideran “reales” cuando ha pasado un tiempo prudencial (muchas revoluciones en torno a su sol) que descarte otros efectos, y se comprueba que tanto estas observaciones como otras asociadas (Doppler de la estrella, etc.) coinciden sistemáticamente.

        • reneco

          ¿Que es tiempo prudencial? la Tierra gira alrededor del sol en un año, Marte casi el doble, Júpiter cada 11 años y el satélite artificial Kepler solo fue lanzado el 2009, tres años es un tiempo insuficiente para asumir la existencia de un planeta similar a los descritos, asumiendo la remota posibilidad de eclipsamiento

          • Iacobus Vinculum

            Varias revoluciones, efectivamente. Pero muchos de estos planetas tienen la “ventaja” de que orbitan a su estrella en *días*, alguno de ellos ya ha completado desde su descubrimiento un millar de revoluciones. Además, cuando existen varios planetas en un sistema, la existencia de uno permite comprobar la de otro, inferir la de terceros no detectados, etc.

            • reneco

              Esos objetos que describes están muy lejos del objetivo de kepler que es encontrar algo parecido a la Tierra y si describiéramos la orbita de mercurio encuentro muy difícil deducir la existencia de por ejemplo Marte o sus vecinos sin saber su existencia de antemano, vuelvo a recordar que Kepler solo detecta variaciones de luminosidad de estrellas, lo que trates de interpretar de eso ya no son observaciones muy objetivas por mucho que traten de decirnos que están descubriendo nuevos planetas

              • Jakob Bund

                Bueno, los objetivos publicitarios de Kepler no creo que tengan que ver mucho con los científicos reales xD (algo sí).

                Obviamente llevas razón, y normalmente los datos suelen respaldarse en otros, Kepler es una fuente más. Por eso los exoplanetas no se consideran definitivos hasta que han sido verificados varias veces o incluso por varios métodos. Otra cosa, claro, es que hagan lo de siempre: que anuncien hoy algo a bombo y platillo y mañana se la envainen. Pero eso es un ruido mediático para posicionarse en la búsqueda de subvenciones y dinero (ante la opinión pública).

                Kepler está más limitado que eso xD. Sólo puede detectar como bien dices variaciones de brillo en los sistemas solares que estén “de canto” hacia nosotros, es decir, que el plano de las órbitas esté en un rango muy pequeño de todos los posibles, por decir algo, probablemente el 90% (o más) de los sistemas no le son visibles porque no presentan tránstitos desde su punto de vista. Respecto a Mercurio, pues obviamente habría un tránsito cada 88 días (de poderse ver), y sí creo que podría deducirse la existencia de más planetas, pero no sus órbitas (habría abanicos de posibilidades). Para ver el resto de tránsitos habría que esperar todavía más. Pero no olvides que Neptuno se dedujo (correctamente) de los datos orbitales de Urano, y apenas unos 65 años después de descubrirse el último, es decir, apenas con datos del 75% de una sóla revolución.

  11. [...] Las súper-Tierras dan a los teóricos un súper dolor de cabeza, ya que los modelos actuales no pueden explicar su existencia, y los descubrimientos del telescopio Kepler, muestran que la proporción de este tipo de planetas podría superar a la de los demás tipos de planetas. [...]

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