Hasta seis mil millones de planetas similares a la Tierra en nuestra galaxia, según nuevas estimaciones.

Representación artística de cómo podría ser el exoplaneta Kepler 22b. 
Fue descubierto por el telescopio satelital Kepler. Kepler 22b probablemente recibe una cantidad similar de luz y calor de su estrella como lo hace nuestra Tierra de nuestro sol. 
Crédito: NASA / Ames / JPL-Caltech. 

¿Seis mil millones de planetas similares a la Tierra en la Vía Láctea? Si es cierto, eso es asombroso. Pero el número necesita algo de contexto.

La Vía Láctea tiene hasta 400 mil millones de estrellas. Entonces, incluso si hay seis mil millones de planetas similares a la Tierra, todavía se extienden por toda nuestra vasta galaxia.

Un nuevo estudio surgió con el número de seis mil millones. Los coautores son Michelle Kunimoto y Jaymie Matthews, ambos de la Universidad de Columbia Británica. El título del estudio es » Buscando en la totalidad de los datos de Kepler. II Estimaciones de la tasa de ocurrencia de estrellas FGK «. Está publicado en The Astronomical Journal.

Un mundo similar a la Tierra es uno que es rocoso, aproximadamente del mismo tamaño que la Tierra, y que orbita alrededor de una estrella similar al Sol o de tipo G. También tiene que orbitar esa estrella en la zona habitable, que es un rango de distancia que permite el agua líquida en el planeta. Vale la pena señalar que el tipo más común de exoplaneta que hemos detectado es un planeta del tamaño de Neptuno lejos de la zona habitable.

Ilustración artística de la zona habitable alrededor de diferentes tipos de estrellas. 
Crédito:
NASA
.

«Mis cálculos colocan un límite superior de 0.18 planetas similares a la Tierra por estrella tipo G», dijo la coautora Kunimoto en un comunicado de prensa . «Calcular qué tan comunes son los diferentes tipos de planetas alrededor de diferentes estrellas puede proporcionar restricciones importantes en la formación de planetas y teorías de evolución, y ayudar a optimizar futuras misiones dedicadas a encontrar exoplanetas».

El trabajo previo sobre la ocurrencia de planetas similares a la Tierra ha generado otros números, desde 0.02 mundos similares a la Tierra potencialmente habitables por estrella similar al Sol, hasta más de uno por estrella.

«Nuestra Vía Láctea tiene hasta 400 mil millones de estrellas, con un siete por ciento de ellas de tipo G», dijo el coautor Matthews. «Eso significa que menos de seis mil millones de estrellas pueden tener planetas similares a la Tierra en nuestra galaxia».

La gran mayoría de los exoplanetas que hemos descubierto se han encontrado utilizando el método de tiempo de tránsito. Observatorios automatizados como Kepler monitorearon las estrellas para detectar la disminución del brillo creada por un planeta que pasa frente a su estrella. Pero ese método tiene un sesgo inevitable.

Dado que un planeta más grande provocará una caída mucho más pronunciada en la luz de las estrellas que un planeta más pequeño, hemos encontrado muchos más planetas gaseosos más grandes que mundos rocosos más pequeños. Kepler también fue más propenso a detectar planetas con períodos orbitales más cortos. Por lo tanto, no podemos simplemente tomar datos de Kepler y extrapolarlos a toda la Vía Láctea.

Tamaños de planetas verificados justo después de la publicación de 715 planetas confirmados de los datos de Kepler en febrero de 2014. Los resultados de Kepler no son una verdadera representación de las poblaciones de exoplanetas porque puede encontrar planetas más grandes más fácilmente que los más pequeños. 
Crédito:
NASA
.

En su artículo, los investigadores escriben que «Encontrar planetas del tamaño de la Tierra es un desafío debido a sus pequeños tamaños y bajas relaciones señal / ruido de tránsito (S / N), lo que significa que las tuberías de detección de planetas tienen mayor dificultad para descubrirlos que los planetas más grandes, y un mayor riesgo de confundirlos con el ruido de tránsito en los datos «.

Para superar este sesgo de muestreo, Kunimoto utilizó una técnica conocida como ‘modelado directo’.

 «Comencé simulando la población completa de exoplanetas alrededor de las estrellas que Kepler buscó», explicó. «Marqué cada planeta como ‘detectado’ o ‘perdido’ dependiendo de la probabilidad de que mi algoritmo de búsqueda de planetas los hubiera encontrado. Luego, comparé los planetas detectados con mi catálogo real de planetas. Si la simulación produjo una coincidencia cercana, entonces la población inicial probablemente era una buena representación de la población real de planetas que orbitan alrededor de esas estrellas «.

Su estudio se basa en un catálogo de Kepler de aproximadamente 200,000 estrellas y mediciones de radio de precisión del Gaia Data Release 2. También tomaron en cuenta la eficiencia de detección y las señales de ruido similares a las de tránsito en los datos. Al final, como escriben los autores, “Para planetas con tamaños de 0.75–1.5   orbitando en una zona habitable definida de forma conservadora (0,99-1,70 au) alrededor de estrellas de tipo G, colocamos un límite superior (percentil 84,1) de <0,18 planetas por estrella «.

Esta figura del estudio muestra las tasas de ocurrencia de exoplanetas alrededor de estrellas tipo G similares al Sol. El eje y muestra los radios de los exoplanetas, y el eje x muestra los períodos orbitales. Cada cuadrado también está codificado por colores por la leyenda de la derecha. 
Crédito de la imagen: Kunimoto y Matthews, 2020.

Pero llegar a ese número fue solo una parte del estudio. Este nuevo trabajo también tenía algo que decir sobre lo que se conoce como «la brecha de radio de los planetas».

La brecha del radio también se conoce como la brecha de Fulton, después de que Benjamin Fulton, astrónomo y científico investigador del Instituto de Ciencias de Exoplanetas de la NASA. Señala un fenómeno descrito en un artículo de 2017 por Fulton y un equipo de investigadores.

Por alguna razón, es muy raro que un exoplaneta con un período orbital de menos de 100 días tenga un radio entre 1.5 y 2 veces el de la Tierra.

La brecha de radio de los exoplanetas. 
Por alguna razón, es muy inusual encontrar un exoplaneta con una órbita de menos de 100 días, con un radio entre 1.5 y 2 veces mayor que el de la Tierra. 
Figura de LA ENCUESTA CALIFORNIA-KEPLER III. 
UNA BRECHA EN LA DISTRIBUCIÓN DE RADIOS DE PLANETAS PEQUEÑOS. 
Crédito de la imagen: Fulton et al, 2017.

Una explicación para esta brecha de radio es la fotoevaporación. Los planetas más cercanos están tan cerca de sus estrellas que pierden sus atmósferas debido a la radiación estelar de alta energía de sus estrellas. Pero las estrellas se calientan después de aproximadamente 100 millones de años, por lo que los planetas más grandes con envolturas más gruesas de hidrógeno / helio aún pueden retener algunas de sus envolturas cuando la radiación de alta energía de su estrella se apaga. Incluso si retienen un pequeño porcentaje de sus atmósferas H / He originales, eso es suficiente para inflar sus radios.

Pero Kunimoto y Matthews encontraron algo más.

Descubrieron que esta brecha de radio en realidad ocurre en un rango menor de períodos orbitales que el trabajo anterior mostró. Los resultados del equipo pueden «proporcionar restricciones en los modelos de evolución del planeta que explican las características de la brecha de radio».

Una figura del artículo de Kunimoto y Matthews. 
El fondo gris es la brecha de Fulton, mientras que los nuevos datos están en negro. 
Crédito de la imagen: Kunimoto y Matthews, 2020.

Uno de los problemas en este tipo de trabajo es el término «zona habitable». No existe una definición exacta del término, lo que significa que puede ser difícil comparar el trabajo entre diferentes equipos de personas. «Una explicación parcial de la falta de coherencia entre los $ {\ eta} _ {\ oplus} $ valores de la literatura  radica en cómo los autores definen el» HZ «, escriben los autores.

Otro problema es la definición de un planeta rocoso. “Otro factor complicado es cómo los autores definen el tamaño de un planeta rocoso potencialmente habitable. Demasiado pequeño, y un planeta no podrá retener una atmósfera o soportar placas tectónicas «.

En este trabajo, los autores utilizan una definición de zona habitable que se está volviendo más común: de 0,99 a 1,70 unidades astronómicas. También usan un límite de radio inferior de 0,75 radios terrestres para un planeta rocoso y 1,5 radios terrestres para un límite superior. Otros investigadores están trabajando con estas mismas definiciones.

Concepción artística de HD 21749c, el primer planeta del tamaño de la Tierra encontrado por el Satélite de Estudio de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA, así como su hermano, HD 21749b, un cálido mundo del tamaño de Neptuno. 
Crédito:
Robin Dienel / Carnegie Institution for Science.

Este no será el trabajo final sobre las poblaciones de exoplanetas de planetas similares a la Tierra. Todavía estamos en la infancia de los estudios de exoplanetas, y solo estamos comenzando a ser buenos para encontrar exoplanetas y caracterizar de manera confiable sus tamaños, tipos y posiciones. Como Kunimoto explicó en el comunicado de prensa, este tipo de investigación nos ayudará a refinar nuestra comprensión de las poblaciones de exoplanetas y cómo buscarlas.

Pero si hay 6 mil millones de planetas similares a la Tierra en la Vía Láctea, espere escuchar más de ellos a medida que pase el tiempo. Misiones como TESS de la NASA y CHEOPS de la ESA están llevando la búsqueda de planetas al siguiente nivel. Si hay otros planetas que son como la Tierra, no pueden esconderse para siempre.

Fuente: Universe Today.

Artículo original: Astronomers Estimate There Are 6 Billion Earth-Like Planets in the Milky Way. Evan Gough. June 19, 2020.

Material relacionado:

El comunicado de la Universidad de Columbia Británica (UBC) a la cual pertecnece la Investigadora Michelle Kunimoto, coautora del nuevo estudio:

El paper (documento de la investigación):

Otros artículos:

El descubrimiento en 2015 de un planeta del tamaño de una súper Tierra que orbita una estrella similar al Sol nos acerca más que nunca a encontrar un gemelo de nuestro propio mundo acuoso. Pero el telescopio espacial Kepler de la NASA ha capturado evidencia de otros planetas potencialmente habitables en medio del mar de estrellas en la galaxia de la Vía Láctea:

Esta ilustración compara los cuatro planetas detectados alrededor de la cercana estrella tau Ceti (arriba) y los planetas internos de nuestro Sistema Solar (abajo). 
Ilustración cortesía de
Fabo Feng
.

Un estudio revela que cuatro planetas del tamaño de la Tierra orbitan la estrella similar al Sol más cercana, tau Ceti, que está a unos 12 años luz de distancia y es visible a simple vista. Estos planetas tienen masas tan bajas como 1.7 de la masa terrestre, lo que los convierte en los planetas más pequeños jamás detectados alrededor de estrellas cercanas al Sol. Dos de ellos son súper-Tierras ubicadas en la zona habitable de la estrella, lo que significa que podrían soportar agua superficial líquida:

Algunos ejemplos de exoplanetas rocosos y de tamaño similar al de la Tierra, entorno a estrellas ultrafías:

En relación a atmósferas exoplanetarias en sistemas exoplanetarios entorno a enanas rojas, el planeta  de tamaño aproximadamente terrestre GJ 1132 b  es el de menor masa con una atmósfera detectada hasta el momento:

El siguiente artículo, contiene también en su apartado «Material relacionado» artículos y links referentes a los sistemas exoplanetarios Trappist 1 y Próxima Centaury:

Casi todos los exoplanetas conocidos son más grandes que la Tierra y típicamente tan grandes como el planeta gaseoso Neptuno. Los 18 exoplanetas recién descubiertos (en naranja y verde), para comparación, son mucho más pequeños que Neptuno, tres de ellos incluso más pequeños que la Tierra y dos más, tan grandes como la Tierra. El planeta EPIC 201238110.02 es el único de los nuevos planetas que se enfría lo suficiente como para albergar potencialmente agua líquida en su superficie.
© NASA/JPL (Neptune), NASA/NOAA/GSFC/Suomi NPP/VIIRS/Norman Kuring (Earth), MPS/René Heller .

Los científicos han utilizado un nuevo método para encontrar pequeños exoplanetas, que los sondeos anteriores habían pasado por alto:

Representación artística de la gran variedad de exoplanetas descubiertos por Kepler. Estos planetas abarcan una amplia gama de composiciones, temperaturas, distancias orbitales y tamaños, la mayoría de los cuales no están representados en nuestro Sistema Solar. Crédito: NASA Ames Research Center / Wendy Stenzel.

Una reseña de los principales descubrimientos realizados por la misión Kepler, dando un pantallazo general sobre exoplanetas, se presenta en el siguiente artículo:

Esta ilustración nos muestra la superficie del planeta Próxima b orbitando a la estrella enana roja Próxima Centauri, la estrella más cercana al Sistema Solar. La estrella doble Alfa Centauri AB también aparece en la imagen, en la parte superior y a la derecha de  Próxima. Próxima b es un poco más masivo que la Tierra y orbita en la zona habitable que rodea a Próxima Centauri, donde la temperatura permitiría la existencia de agua líquida en su superficie.
Crédito:ESO/M. Kornmesser

Un equipo de científicos confirmó la existencia de un planeta del tamaño de la Tierra alrededor de la estrella más cercana en el Sistema Solar, Próxima Centauri. El planeta, Próxima b, tiene una masa de 1,17 masas terrestres y se encuentra en la zona habitable de su estrella. Este avance ha sido posible gracias a las mediciones con ESPRESSO, el espectrógrafo más preciso actualmente en funcionamiento:

Explicando «la brecha» de radios de exoplanetas (la brecha de Fulton):

Los investigadores utilizando los  datos del Observatorio WM Keck y de la misión  Kepler de la NASA han descubierto una brecha en la distribución de tamaños de los exoplanetas pequeños , lo que indica que la mayoría de los planetas descubiertos por Kepler hasta ahora se dividen en dos clases distintas de tamaño: las tierras rocosas y súper-Tierras (similares a Kepler 452b), y los mini-Neptunos (similares a Kepler-22b). Este histograma muestra el número de planetas por cada 100 estrellas como una función del tamaño del planeta respecto al de la Tierra. 
Crédito: NASA / Ames / Caltech / Universidad de Hawai (BJ Fulton).

Los datos de la misión Kepler muestran que los  exoplanetas pequeños son o súper-Tierras o mini-Neptunos:

Hemos observado una amplia gama de planetas más grandes que la Tierra (algunos se muestran en estas ilustraciones), pero tienden a caer en dos categorías de tamaño: super-Tierra o mini-Neptuno. 
Crédito:
NASA Ames / JPL-Caltech.

A partir de Junio de 2019, el recuento de exoplanetas confirmados superó oficialmente los 4.000, y aunque hemos aprendido mucho sobre la formación de planetas a partir de esta gran cantidad de datos, también ha generado nuevas preguntas. ¿Podría la reciente detección de dos nuevos planetas intrigantes arrojar luz sobre uno de estos rompecabezas abiertos? :

Sobre la Zona de Habitabilidad:

Una revisión de la zona de habitabilidad entorno a estrellas de la secuencia principal, proponiendo nuevos límites se encuentra en:

Un conjunto de artículos referidos a la zona de habitabilidad de las enanas ultrafías, se encuentra en el apartado «Material relacionado del artículo:

Sobre las características de habitabilidad de un planeta rocoso:

Los campos eléctricos y corrientes magnéticas en y alrededor de la Tierra generan fuerzas complejas que tienen un impacto inconmensurable en la vida cotidiana. El campo puede ser pensado como una enorme burbuja, que nos protege de la radiación cósmica y de las partículas cargadas que bombardean la Tierra en los vientos solares. Crédito: ESA / Medialab ATG .

Los planetas rocosos más grandes que los nuestros, los llamados súper-Tierras, son sorprendentemente abundantes en nuestra galaxia y se erigen como los planetas más probables para ser habitables.

Una campaña  National Ignition Facility (NIF) Discovery Science  en los Estados Unidos, dirigida a determinar si los planetas gigantes rocosos podrían tener campos magnéticos similares al de la Tierra.

Poseer una atmósfera, un clima templado y agua líquida se consideran por lo general  requisitos esenciales para que la vida tal como la conocemos, evolucione, pero la presencia de un campo magnético es igual de importante, dijo el Físico Rick Kraus del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.

“La presencia de una Tectónica de Placas activa y una magnetosfera son considerados  dos requisitos para que un exoplaneta rocoso sea habitable”, dijo. “Un ambiente estable y libre de radiación ionizante en la superficie, es una de las cualidades más importantes de un planeta para su habitabilidad.”

Los siguientes artículos lo presentan:

Curiosidades:

Búsqueda de biosignaturas en los espectros de los exoplanetas.

El grupo de Kaltenegger ha creado un catálogo de huellas digitales espectrales de exoplanetas.
Crédito: Carl Sagan Institute / Cornell University.

Los espectros de los exoplanetas son clave para comprender sus propiedades y el grupo de investigación del Dr. Kaltenegger está creando una base de datos de huellas digitales espectrales para compararlas con futuras observaciones de telescopios como ELT o JWST . Estos datos están disponibles gratuitamente aquí . Ella enfatizó que no solo tenemos la Tierra actual como plantilla para los planetas habitables, sino también la Tierra a través del tiempo, tema que se presenta a continuación:

Ver también:

Marcar el enlace permanente.

Comentarios cerrados.