Super-Tierra, Definición, Descubrimientos, Características


Una súper-Tierra es un planeta extrasolar con una masa superior a la de la Tierra, pero muy por debajo de la masa de los gigantes gaseosos más pequeños del Sistema Solar Urano y Neptuno, que son ambas masas más o menos 10 Tierra. El término súper Tierra sólo se refiere a la masa del planeta, y no implica nada acerca de las condiciones de la superficie o de habitabilidad. El término "enanos de gas" alternativos pueden ser más precisa para los que están en el extremo superior de la escala de masas, según lo sugerido por el profesor del MIT Sara Seager, aunque en el lenguaje actual, mini-Neptuno parece ser más común.

Definición

En general, las súper-Tierras se definen como exclusivamente por su masa, y el término no implica temperaturas, composiciones, propiedades orbitales, la adaptabilidad o ambientes similares a la de la Tierra. Una variedad de valores de masa específicos se mencionan en las definiciones de súper-Tierras. Mientras que las fuentes están de acuerdo en un límite superior de 10 veces la masa terrestre, el límite inferior varía de 1 ó 1,9 a 5, con varias otras definiciones que aparecen en los medios de comunicación populares. Algunos autores sugieren además que el término se limita a los planetas sin atmósfera significativa, o planetas que no acaban de ambientes, sino también superficies sólidas, que los cuatro planetas gigantes de nuestro sistema solar no tienen. Los planetas superiores a 10 veces la masa terrestre se denominan planetas gigantes. Por convención informal, los planetas gigantes pueden subdividirse en "super-Júpiter", "Júpiter" y "Neptuno".

Descubrimientos

El Sistema Solar no contiene ejemplos de esta categoría de planetas, como el planeta terrestre más grande en el Sistema Solar es la Tierra y todos los planetas más grandes tienen por lo menos 14 veces la masa de la Tierra.

En primer súper-Tierra encontró

La primera súper-Tierras fueron descubiertos por Aleksander Wolszczan y Dale Frail alrededor del púlsar PSR B1257 en 1992 - Los dos planetas exteriores del sistema tienen masas aproximadamente cuatro veces la Tierra demasiado pequeños para ser gigantes gaseosos.

El primer súper-Tierra alrededor de una estrella de secuencia principal fue descubierto por un equipo dirigido por Eugenio Rivera en 2005 - Orbita Gliese 876 y recibió la designación Gliese 876 d. Cuenta con un total estimado de 7,5 masas terrestres y un periodo orbital muy corto de casi 2 días. Debido a la proximidad de Gliese 876 d de su estrella madre, puede tener una temperatura superficial de 430 a 650 kelvin y puede soportar el agua líquida.

En primer súper-Tierra en la zona habitable

En abril de 2007, un equipo encabezado por Stéphane Udry con sede en Suiza anunció el descubrimiento de dos nuevos súper-Tierras alrededor de Gliese 581, tanto en el borde de la zona habitable alrededor de la estrella donde el agua líquida puede ser posible en la superficie. Con Gliese 581 c tiene una masa de al menos 5 veces la masa terrestre y una distancia de Gliese 581 de 0.073 unidades astronómicas, que está en el borde "caliente" de la zona habitable alrededor de Gliese 581, con una temperatura media estimada de -3 grados centígrados con un albedo comparable a Venus y 40 grados centígrados con un albedo similar a la Tierra. La investigación posterior sugiere Gliese 581 c es probable que haya sufrido un efecto invernadero desbocado como Venus, pero que su planeta hermano, Gliese 581 d, de hecho se encuentran dentro de la zona habitable de la estrella, con una órbita a 0,22 UA y una masa de 7,7 Tierras.

Más notables descubrimientos super-Tierra por año

 2006

Otros dos súper-Tierras fueron descubiertas en 2006: OGLE-2005-BLG-390Lb con una masa de 5,5 masas terrestres, que fue encontrado por microlente gravitacional, y HD 69830 b, con una masa de 10 masas terrestres.

 2008

El más pequeño súper Tierra se encuentra a partir de 2008 es MOA-2007-BLG-192Lb. El planeta fue anunciada por el astrofísico David P. Bennett para la colaboración internacional MOA el 2 de junio de 2008. Este planeta tiene aproximadamente 3,3 veces la masa terrestre y orbita una enana marrón. Fue detectado por microlente gravitacional.

En junio de 2008, los investigadores europeos anunciaron el descubrimiento de tres súper-Tierras alrededor de la estrella HD 40307, una estrella que es sólo ligeramente menos masiva que nuestro sol. Los planetas tienen al menos las siguientes masas mínimas: 4,2, 6,7 y 9,4 veces la de la Tierra. Los planetas fueron detectados por el método de velocidad radial por las arpas en Chile.

Además, el mismo equipo de investigación Europea anunció un planeta 7,5 veces la masa de la Tierra orbitando la estrella HD 181433. Esta estrella también tiene un planeta similar a Júpiter que orbita cada tres años.

 2009

Planet COROT-7b, con una masa estimada en 4,8 masas terrestres y un período orbital de sólo 0,853 días, se anunció el 3 de febrero de 2009 - La estimación de la densidad obtenida para puntos COROT-7b a una composición que incluye minerales de silicato rocoso, similar a los cuatro planetas interiores del sistema solar de la Tierra, un nuevo e importante descubrimiento. COROT-7b, descubierto después de HD 7924 b, es la primera súper Tierra descubierto que orbita alrededor de una estrella de secuencia principal que es la clase G o mayor.

El descubrimiento de Gliese 581 e, con una masa mínima de 1,9 veces la masa terrestre se anunció el 21 de abril de 2009 - Es el planeta extrasolar más pequeño descubierto alrededor de una estrella normal y lo más cerca de la masa de la Tierra. Estar a una distancia orbital de sólo 0,03 UA y orbita su estrella en sólo 3,15 días, no se encuentra en la zona habitable, y puede tener 100 veces más calentamiento de marea de Júpiter volcánica satélite Io.

Además, Gliese 581 d, a 0,2 UA con un período orbital de 67 días, se ha confirmado que estar dentro de la zona habitable de la estrella enana roja, por lo que es el primer exoplaneta en la existencia de agua líquida es una posibilidad real.

Un planeta descubierto en diciembre de 2009, GJ 1214 b, es 2.7 veces más grande que la Tierra y orbita alrededor de una estrella mucho más pequeña y menos luminosa que nuestro sol. "Este planeta probablemente tiene agua líquida", dijo David Charbonneau, profesor de astronomía de Harvard y autor principal de un artículo sobre el descubrimiento. Sin embargo, los modelos interiores de este planeta sugieren que bajo la mayoría de condiciones que no tiene agua líquida.

En noviembre de 2009, se había descubierto un total de 30 súper-Tierras, 24 de los cuales fueron observados por primera vez por HARPS.

 2010

Descubierto el 5 de enero de 2010, un planeta HD 156668 b, con una masa mínima de 4,15 veces la masa terrestre, es el segundo planeta menos masivo detectado por el método de la velocidad radial. El planeta de velocidad radial sólo confirmó más pequeño que este planeta es Gliese 581 e en 1,9 masas terrestres. El 24 de agosto los astrónomos usando OEN instrumento HARPS anunciaron el descubrimiento de un sistema planetario con hasta siete planetas orbitando una estrella similar al Sol, HD 10180, una de las cuales, aunque no se ha confirmado, tiene una masa mínima estimada de 1,35 0,23 veces la de Tierra, lo que sería la masa más baja de cualquier planeta extrasolar encontrado hasta la fecha orbitando una estrella de la secuencia principal. Aunque sin confirmar, hay un 98,6% de probabilidad de que este planeta no existe.

La National Science Foundation anunció el 29 de septiembre, el descubrimiento de un cuarto súper-Tierra que orbita la estrella enana M Gliese 581 - El planeta tiene una masa mínima de 3,1 veces la de la Tierra y una órbita casi circular a 0,146 UA con un período de 36,6 días, colocándolo en el centro de la zona habitable donde podría existir agua en estado líquido, a medio camino entre los planetas cyd. Fue descubierto por el método de la velocidad radial por científicos de la Universidad de California en Santa Cruz y del Instituto Carnegie de Washington. Sin embargo, la existencia de Gliese 581 g ha sido cuestionado por otro equipo de astrónomos, y actualmente está catalogado como sin confirmar en la Extrasolar Planets Encyclopaedia.

 2011

El 2 de febrero, el Observatorio Espacial equipo de la Misión Kepler publicó una lista de 1.235 candidatos a planetas extrasolares, incluidos 68 candidatos de aproximadamente "tamaño de la Tierra" y 288 candidatos de "super-tamaño de la Tierra". Además, se detectaron 54 planetas candidatos en la "zona habitable". Seis candidatos en esta zona eran menos de dos veces el tamaño de la Tierra Un estudio más reciente encontró que uno de estos candidatos es en realidad mucho más grande y más caliente que el primero reportado. En base a los últimos descubrimientos de Kepler, astrónomo Seth Shostak estima "dentro de mil años luz de la Tierra", hay "al menos 30.000 de estos mundos habitables." También se basa en los resultados, el equipo de Kepler ha estimado que "por lo menos 50 mil millones de planetas en la Vía Láctea", del que "por lo menos 500 millones de dólares" se encuentran en la zona habitable.

El 17 de agosto, un potencialmente habitable súper-Tierra HD 85512 b fue encontrado utilizando los HARPS, así como tres super-sistema de la Tierra 82 G. Eridani. El HD 85512 b, sería habitable si presenta más de 50% la cobertura de nubes. Después de menos de un mes después, se anunció una avalancha de 41 nuevos exoplanetas, incluyendo 10 súper-Tierras.

El 5 de diciembre, el telescopio espacial Kepler descubrió el primer planeta en la zona habitable o "zona Ricitos de Oro" de su estrella similar al Sol. Kepler-22b es 2,4 veces el radio de la Tierra y ocupa una órbita 15% más cerca de su estrella que la Tierra al sol. Esto se compensa sin embargo, como la estrella, con un tipo espectral G5V es ligeramente menos brillante que el Sol, y por lo tanto las temperaturas de la superficie seguiría permitir que el agua líquida en su superficie.

El 5 de diciembre de 2011, el equipo de Kepler anunciaron que habían descubierto 2.326 candidatos planetarios, de los cuales 207 son de tamaño similar a la Tierra, 680 son super tamaño de la Tierra, 1.181 son del tamaño de Neptuno, 203 son del tamaño de Júpiter y 55 son más grandes que Júpiter. En comparación con las cifras de febrero 2011, el número de tamaño de la Tierra y los planetas súper-tamaño de la Tierra aumentó en un 200% y 140%, respectivamente. Por otra parte, se encontró que 48 candidatos a planeta en la zona habitable de las estrellas estudiadas, marcando un descenso de la cifra de febrero, lo que se debió a los criterios más estrictos en el uso de los datos de diciembre.

El 20 de diciembre de 2011, el equipo de Kepler anunció el descubrimiento de los primeros exoplanetas del tamaño de la Tierra, Kepler-20e y Kepler-20f, orbitando una estrella similar al Sol, Kepler-20.

Planeta Gliese 667 Cb fue anunciado por HARPS el 19 de octubre de 2009, junto con otros 29 planetas, mientras que Gliese 667 Cc se incluyó en un artículo publicado el 21 de noviembre 2011 - datos más detallados sobre Gliese 667 Cc se publicaron a principios de febrero de 2012.

 2012

En septiembre de 2012, se anunció el descubrimiento de dos planetas orbitando Gliese 163. Uno de los planetas, Gliese 163 c, alrededor de 6,9 veces la masa de la Tierra y un poco más caliente, se consideró dentro de la zona habitable.

 2013

El 7 de enero de 2013, los astrónomos del observatorio espacial Kepler Mission anunciaron el descubrimiento de Kepler-69c, un candidato de exoplaneta similar a la Tierra orbitando una estrella similar a nuestro Sol en la zona habitable y posiblemente un "buen candidato para albergar vida extraterrestre".

En abril de 2013, con las observaciones de la misión Kepler de la NASA, un equipo dirigido por William Borucki, del Centro de Investigación Ames de la agencia, encontró cinco planetas orbitando en la zona habitable de una estrella similar al Sol, Kepler-62, 1.200 años luz de la Tierra. Estos nuevos súper-Tierras tienen radios de 1,3, 1,4, 1,6 y 1,9 veces la de la Tierra. Modelos teóricos de dos de estos super-Tierras, Kepler-62e y Kepler-62f, sugiere que ambos pueden ser sólidos, ya sea rocoso o roca con agua congelada.

Características

Debido a la gran masa de la super-Tierras, sus características físicas difieren de la de la Tierra. Un estudio en Gliese 876 d por un equipo alrededor de Diana Valencia reveló que sería posible inferir a partir de un radio medido por el método de tránsito de la detección de planetas y la masa del planeta relevante lo que la composición estructural de una súper-Tierra es relevante. Para Gliese 876, los cálculos oscilan entre 9.200 kilometros de un planeta rocoso y un núcleo de hierro muy grande a 12.500 km en un planeta de agua y hielo. Dentro de esta gama de radios de la súper-Tierra Gliese 876 d tendría una gravedad superficial entre 1,9 g y 3,3 g.

Además el trabajo teórico de Valencia y otros sugiere que los súper-Tierras serían geológicamente más activas que la Tierra, la tectónica de placas con más vigorosas debido a las placas delgadas bajo más estrés. De hecho, los modelos sugieren que la Tierra era en sí misma un caso "límite", apenas lo suficientemente grande para sostener las placas tectónicas. Sin embargo, otros estudios determinan que las fuertes corrientes de convección en el manto que actúa sobre la fuerte gravedad haría que la corteza más fuerte y por lo tanto inhibir la tectónica de placas. La superficie del planeta sería demasiado fuerte para las fuerzas de magma para romper la corteza en placas.

Otros estudios, llevados a cabo con el láser en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore y el Laboratorio OMEGA en la Universidad de Rochester muestra que las regiones internas de magnesio-silicato del planeta sufrirían cambios de fase en las inmensas presiones y temperaturas de un planeta súper-Tierra, y que las diferentes fases de este silicato de magnesio líquido se separa en capas.

Radio

La nueva investigación sugiere que los centros rocosas de súper-Tierras son poco probable que evolucione en planetas rocosos terrestres como los planetas interiores de nuestro Sistema Solar, ya que parecen aferrarse a sus grandes atmósferas. Más que evolucionar a un planeta compuesto principalmente de roca con una fina atmósfera, el pequeño núcleo rocoso sigue siendo engullido por su envoltura rica en hidrógeno de gran tamaño.

Temperaturas

Desde las atmósferas y efectos invernadero de súper-Tierras son desconocidas, las temperaturas de la superficie son desconocidos y por lo general sólo se da una temperatura de equilibrio. Por ejemplo, la temperatura del cuerpo negro de la Tierra es de 254,3 K. Se trata de los gases de efecto invernadero que mantienen a la Tierra más caliente. Venus tiene un cuerpo negro de temperatura de sólo 184,2 K a pesar de Venus tiene una temperatura real de 737 K. Aunque la atmósfera de Venus atrapa más calor que la Tierra, la NASA listas de la temperatura del cuerpo negro de Venus basado en el hecho de que Venus tiene una extremadamente alto albedo, lo que supone una temperatura del cuerpo negro baja que la Tierra más absorbente.