^Fuente

Hasta hace poco menos de treinta años, se conocía de la existencia de un solo sistema planetario…, el sistema solar; sólo nueve plantas eran conocidos en ese momento, aun Plutón era considerado uno de ellos; si bien, era de esperar que nuestro sistema solar no podía ser el único, no existía la evidencia de que pudiese haber algún otro. Este panorama cambió cuando en 1992, fue descubierto un pequeño grupo de planetas rocosos orbitando un pulsar en la constelación de Virgo, desde entonces hasta la fecha casi 4000 planetas extrasolares han sido descubiertos, sobre esto tratará esta publicación.

¿Qué es un exoplaneta?

Por definición un exoplaneta o planeta extrasolar, es cualquier objeto que cumpla con la caracterización de planeta que ya vimos en publicaciones pasadas ( 1 y 2 ) pero que no orbite a nuestro sol. Sin embargo, no todos los criterios usados para definir un planeta, son verificables cuando se trata de objetos que se encuentran a distancias a las que difícilmente puedes ser observables por los medios que actualmente se disponen.

No es posible determinar observacionalmente, si un objeto de apariencia planetaria que orbite una estrella diferente al Sol, tiene por ejemplo dominancia orbital, o si su forma es aproximadamente esférica, se pueden hacer presunciones considerando su tamaño y masa estimados, respecto a si cumplen con estas características, sin embargo, no existen medios para confirmarlo.

Adicionalmente se presenta la posibilidad de existencia de objetos de apariencia planetaria que se encuentren errantes, que no estén ligados gravitacionalmente a ninguna estrella o remanente estelar, como es el caso de WISE 0855-0714, un objeto que, aunque se ha considerado una enana marrón, siendo como tal la quinta estrella más cercana al sistema solar, existe la posibilidad de que se trate de un planeta errante, pues su masa, aunque diez veces mayor a la de júpiter, sigue siendo muy baja como para considerarla una estrella fallida.

Como se puede ver la definición de planeta se queda corta al momento de caracterizar a los objetos de apariencia planetaria que podemos encontrar fuera del sistema solar, por este motivo se ha optado por convencionalismo referirse a ellos como exoplanetas, no sólo por el hecho de estar fuera del sistema solar, sino por la imposibilidad de verificar si cumplen con la definición de planeta.

Aunque desde el siglo XVIII, varios astrónomos han afirmado haber descubierto sistemas planetarios extrasolares, ninguno de estos pudo ser confirmado. Fue en 1992 cuando el astrónomo polaco Aleksander Wolszczan anunció el descubrimiento de al menos 3 planetas rocosos, orbitando el púlsar PSRB1257+12 o Lich, este descubrimiento fue notablemente polémico, pues no se esperaba que un planeta pusiese permanecer en órbita alrededor del remanente estelar de una supernova, en la actualidad se especula que estos planetas pueden haberse formado a partir de la materia que fue expulsada por la estrella original al estallar o que se trate de gigantes gaseoso cuyo núcleo fue expuesto durante el estallido de la supernova.

^{Sistema púlsar Lich, representación artística, Fuente}

Posterior al descubrimiento de Wolszczan, varios exoplanetas han sido descubiertos la mayor parte de ellos son gigantes gaseosos, sin embargo también se han encontrado múltiples planetas rocosos como la Tierra, y se ha ampliado grandemente el conocimiento que se tenia sobre el proceso de formación planetaria, dando lugar a teorías que posibilitan la existencia de varios tipos de planetas que si bien no tienen representación en nuestro sistema solar hay candidatos extrasolares que podrían demostrar su existencia, como es el caso de los planetas océanos y los planetas de carbón.

Al día de hoy la búsqueda de exoplanetas es uno de los campos más explorados de la astronomía existiendo multitud de instrumentos y experimentos, proyectados, en desarrollo y en funcionamiento destinados a esta tarea.

¿Qué tipos de exoplanetas existen?

Los planetas que pueblan otros sistemas planetarios no difieren mucho de los que podemos encontrar en el nuestro, sin embargo, si se han encontrado algunos tipos peculiares que se diferencian en sus parámetros orbitales, masa o composición, respecto a lo que ya se conocía. Los exoplanetas y los planetas en general, pueden tipificarse según tres clasificaciones diferentes. En realidad, los siguientes tipos no son en sí mismo una categorización rigurosa, son más tipos característicos de planetas que han sido detectados o que se especula pueden existir.

Clasificación según sus parámetros orbitales

Con parámetros orbitales se hace referencia a las características que tienen las órbitas de algunos planetas y exoplanetas, específicamente se hablará de aquellos que difieren de lo que conocemos del sistema solar, por lo tanto, la excentricidad, inclinación y periodo orbital no serán relevantes por si solos.

Planeta Circumbinario: este tipo de planetas orbitan a una pareja de estrellas binarias que se orbitan mutuamente muy de cerca, si bien el termino se acuñó para denominar a un planeta que orbita simultáneamente la pareja de estrellas, se han descubierto sistemas donde el planeta, orbita sólo una de las estrellas, llegando a quedar ocasionalmente en medio de ambas; tal es el caso de la binaria HD7449, en la cual la estrella principal HD7449A es orbitada por un planeta gigante (HD7449Ab), cuya órbita, altamente excéntrica, es afectada por otra estrella, una enana roja (HD7449B) que orbita a la estrella principal a unas 20 UA, menos que la distancia que separa a Neptuno del Sol.

Planeta Doble: se trata de un sistema de planetas binarios, que orbitan mutuamente alrededor de un centro de gravedad común que es externo a ambos, y a la vez se desplazan alrededor de una estrella, este tipo de sistemas binarios no es extraño al sistema solar, pues Plutón y Caronte forman uno, sin embargo, ambos son objetos subplanetarios. Hasta la fecha se conocen no menos de doce sistemas candidatos a tener este tipo de relación orbital, sin embargo, no se ha confirmado formalmente ninguno.

Júpiter Excéntrico: se trata de planetas gigantes gaseosos de masas similares o mayores a las de Júpiter, que circundan a su estrella en órbitas muy excéntricas, este tipo de planetas podría provocar la expulsión de planetas más pequeños en órbitas cercanas a la estrella. Un ejemplo de este tipo de planetas es HD96167b descubierto en 2009 en la constelación de Cráter, el cual orbita a la estrella a 1,3 UA.

Planeta Ricitos de Oro: de este concepto ya he hablado con anterioridad, este tipo de planetas sería el que se encuentra en la zona de habitabilidad de una estrella, es decir, la denominada Zona de Ricitos de Oro, esta es la región alrededor de la estrella, en la cual la temperatura es la adecuada para que los planetas que en ella orbitan puedan contener agua líquida. La existencia de planetas en esta región de un sistema planetario, abre la posibilidad de planetas que alberguen o sean capaces de sustentar vida como la conocemos.

^{Sistema Trappist I, representación artística, Fuente}

Un sistema planetario particularmente interesante en este aspecto es Trappist I, el cual está formado por siete planetas rocosos de masas que van desde las 0,3 hasta las 1,16 masas terrestres orbitando a la enana roja Trappist I, de los cuales tres se encuentran en la zona de habitabilidad, y se estima que podrían contener agua líquida.

^{51 Pegasi b, representación artística, Fuente}

Júpiter Caliente: este es uno de los tipos de planteas que son descubiertos con más facilidad y corresponden a planetas gaseosos de masas similares o superiores a la de Júpiter, que, a diferencia de éste, orbitan muy cerca de su estrella, a distancias menores a las 0,1 UA. Las teorías de formación estelar consideran que este tipo de planetas se forman en las regiones alejadas de la estrella y luego por circunstancias aun por conocerse, migran a su proximidad. En esta categoría destaca 51 Pegasi b, el primero en ser descubierto en esta categoría en 1995, por Michel Mayor y Didier Queloz, es un gigante gaseoso de aproximadamente 0,5 la masa de Júpiter, que orbita su estrella a aproximadamente 0,05 UA.

^{Gliese 436 b, representación artística, Fuente}

Neptuno Caliente: Este es un caso similar al anterior, sólo que se trataría de planetas similares a Neptuno y Urano, con abundancia de agua, metano y amoniaco, al igual que los Júpiter calientes tendrían órbitas muy próximas a su estrella, Gliese 436 b sería uno de estos planetas, fue el primer exoplaneta descubierto en el que se determinó la existencia de agua.

Planetas Pulsares: corresponde al primer tipo de exoplaneta descubierto por Aleksander Wolszczan en 1992, se trata de planetas rocosos que orbitan pulsares, su descubrimiento fue causa de gran controversia pues los modelos de formación estelar no permiten explicar este tipo de planetas, además se consideraba poco probable que un planeta mantuviera su órbita después de un evento como una supernova. Actualmente se discuten dos posibles origines para estos planetas, el primero es que se trate de gigantes gaseosos que perdieron su atmósfera quedan expuesto su núcleo durante la explosión de la supernova, el segundo es que se hayan formado posterior a la explosión a partir del material expulsado durante la misma.

Planeta Troyano: este tipo de planeta compartiría la órbita con otro de mayor masa, estaría ubicado en el punto Lagrange L4 o L5, también podría darse el caso de estar ubicado en el punto L3, en cuyo caso no sería Troyano, sino coorbital. Hasta la fecha no se ha demostrado la existencia de planetas de este tipo

Planeta Interestelar: se refiere a objetos de masa planetaria, que no se encuentran ligados gravitacionalmente a una estrella o remanente estelar, un posible ejemplo de este podría ser WISE 0855-0714, la cual actualmente es considerada una enana marrón, sin embargo, debido a su baja masa, entre tres y diez veces la de Júpiter, podría tratarse de un planeta interestelar o planeta errante como también se les denomina.

La denominación de planeta en este caso es cuando menos cuestionable, pues se trata de un objeto que no está ligado a una estrella o remanente de una, condición necesaria para tratarse de un planeta, muchos expertos consideran que debe denominárseles de esta forma pues se trataría de objetos que fueron expulsados de sistemas estelares, la posibilidad de esto ha sido probada mediante modelos computacionales, sin embargo, se ha determinado que podrían también formarse independientemente por procesos similares a los que hacen posible la formación estelar.

Planeta Extragaláctico: Esta categoría incluiría a cualquier planeta situado fuera de la Vía Láctea, se cree que el método de Detección por Lente Gravitacional podría permitir detectar estos objetos, sin embargo, estos fenómenos son irrepetibles y difíciles de detectar, además aun así se piensa que la tecnología actual no sería capaz de detectar este tipo de planetas.

Clasificación según su masa

Planetas Gigantes: este es el tipo de planeta más abundante y fácil de detectar, por razones obvias; son los más masivos. Aunque generalmente se encuentran ubicados en las regiones más alejadas de la estrella, se han encontrado muchos de ellos en sus proximidades, es el caso de los llamados Júpiter calientes, los cuales son el tipo de planeta más fácilmente detectable por los métodos de Transito y de Tirón Gravitacional. La masas de estos planetas superan las 10 masas terrestres llegando incluso a las 20 masas jovianas.

Planetas Terrestres: es el tipo de planetas al que pertenecen todos los que forman el sistema solar interior, son aquellos en los que su masa el igual o menor a la masa terrestre pero mayor a las 0,055 masas terrestres.

Mesoplanetas: corresponde a planetas con masa inferior a la de Mercurio, pero mayor a la de Ceres. Entre las 0,055 y las 0,00016 masas terrestres.

Super Tierras: esta categoría corresponde a planetas rocosos de masa superior a la de la tierra pero menor o igual 10 masas terrestres, orbitan en las proximidades de las estrellas, nuestro sistema solar no tiene ningún ejemplo de este tipo de planetas. Han sido encontrados varios ejemplos de exoplanetas de este tipo algunos de los planetas del sistema Trappist I entran en esta categoría.

Megatierra: es un tipo hipotético de planeta cuya masa se dice podría superar las 10 masas solares. Existen varios modelos de formación planetaria que predicen la formación de este tipo de planetas, por ejemplo alrededor de estrellas gigantes tipo O y B, donde el viento solar podría barrer los gases atmosféricos de planetas gigantes gaseosos dejando expuestos sus núcleos o alrededor de sistemas binarios que incluyan una enana blanca y una estrella de neutrones, en este tipo de sistemas la estrella de neutrones podría absorber materia de la enana blanca transformándola en algo parecido a planeta.

^{Sistema Kepler11, representación artística, Fuente}

Mini-Neptunos: este tipo hipotético de planetas son también denominados enanos de gas, estarían compuestos principalmente por gas, similares a Neptuno o Urano, con masas que pueden ir desde las 2 a las 10 masas terrestres, estarían fundamentalmente formados por gas, hielo y agua líquida con pequeños núcleos poco densos. Kepler11f es un planeta gaseoso de poca masa que es candidato a ser un Mini-Neptuno.

Clasificación según su composición

Planeta de Helio: los planetas de helio son un tipo teórico de planeta, que, a diferencia de los gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno, que están formados principalmente por hidrógeno y en mucho menor grado de helio, estarían formados principalmente de helio. Se cree que este tipo de planetas sería el resultado de estrellas enanas blancas producto de núcleos de helio que, tras perder parte de su materia, adquieren una masa planetaria; esto puede ocurrir en sistemas de enanas blancas binarias, en los cuales una de las estrellas roba por acreción materia a la otra.

Planeta de Hierro: están formados por un grueso núcleo constituido principalmente por hierro que puede o no estar rodeado por un delgado manto de roca, puede tratarse de planetas gaseosos que han perdido su atmosfera a causa del viento estelar, quedando expuesto su núcleo. En el sistema solar Mercurio es un ejemplo de este tipo de planetas.

^{Sistema GJ 1214, representación artística, Fuente}

Planetas Océano: estos estarían formados en gran parte por agua, u otro líquido, su proceso de formación es el mismo de los gigantes de hielo como Urano y Neptuno, originándose en regiones alejadas de la estrella para luego migrar a su cercanía, su superficie seria completamente líquida formada por un océano de cientos de kilómetros de profundidad, las presiones en el interior de este océano harían posible la presencia de formas exóticas de hielo, se mantendrían en fase sólida aun a temperaturas de 700 °K, esta capa de hielo formaría un manto que rodearía el núcleo rocoso del planeta. GJ1214b en la constelación Ofiuco es una supertierra de 6 masas terrestres, candidata a ser uno de estos planetas.

Gigantes Gaseoso: Los gigantes gaseosos, son planetas formados principalmente por hidrógeno y helio, no tienen una superficie definida, estarían formados por capas de gas que se van haciendo más densas a causa de la presión hasta llegar a un núcleo rocoso, Jupiter y Saturno son ejemplos de este tipo de planetas en nuestro sistema solar. Según los modelos de formación planetarias se formaría en las regiones alejadas de la estrella donde sus gases atmosféricos no serían barridos por el viento estelar.

Planetas sin Núcleo: este tipo hipotético de planetas se formaría en regiones frías del Disco Protoplanetario¹, donde abundaría el agua y materiales ricos en silicatos, pero con escaso hierro, al consolidarse el planeta el hierro se oxidaría y formaría cristales, pero nunca llegaría a diferenciarse en forma de un núcleo, por lo que el planeta carecería de éste y sólo poseería un manto de roca. Debido a la similitud de este tipo de planetas con los que poseen un núcleo, no es posible diferenciarlos, por tal motivo su existencia no puede ser probada por los medios actualmente disponibles.

Planetas de Lava: este es un tipo de planeta hipotético que no poseería una superficie sólida, sino formada por roca fundida, esta condición podría ser temporal, debido a que se trate de un planeta de reciente formación en el que aun no se ha solidificado su superficie, o un planeta que ha sufrido el impacto de un objeto lo suficientemente grande como para fundir su corteza. La otra circunstancia en la que se podría dar este tipo de objetos es que la orbita del mismo sea lo suficientemente cercana a la estrella como para imposibilitar la formación de una superficie sólida motivado a la temperatura de la estrella y sus intensas fuerzas de marea.

^{COROT-7b, representación artística, Fuente}

El exoplaneta COROT-7b es un candidato a ser de este tipo de objetos, orbita a una estrella enana naranja ligeramente más pequeña que el Sol, a una distancia equivalente a 1/23 veces la distancia que separa al Mercurio de la superficie del Sol.

Planetas de Carbón: este peculiar tipo de planeta es también conocido como planeta de diamante o de carburo, se formaría en regiones del disco protoplanetario con abundancia de carbono y escaso oxígeno, la presión y calor del proceso de formación conduciría a la diferenciación de capas de grafito y más internamente de diamante, si la presión es lo suficientemente alta. Al igual que los planetas terrestres tendría un núcleo de hierro y su superficie podría estar formada por carburo de silicio y/o carburo de titanio.

^{55 Cancri e, representación artística, Fuente}

Un estudio de la universidad de Yale realizado en 2012, sugiere que el exoplaneta 55 Cancri e, el cual orbita a la estrella Copérnico una enana amarilla similar al Sol situada a 45 años luz en la constelación del Cáncer, es un posible planeta de carbono y su estructura estaría formada en una tercera parte por carbono en forma de diamante.

Planetas Terrestres: Los planetas terrestres son aquellos cuya estructura es similar a la de la tierra, formados por un núcleo de hierro y un manto y corteza de silicatos. Se han encontrado varios ejemplos de exoplanetas de tipo terrestre entre ellos los 7 componentes del sistema Trappist I.

Planetas Ctónicos: es un tipo de planeta formado por la pérdida de los gases de un planeta gaseoso, dejando expuesto su núcleo rocoso o metálico, se supone que sería el producto de la migración de un gigante gaseoso a las proximidades de la estrella. Los planetas del púlsar PSR1257+12 son de este tipo y se cree que perdieron su capa gaseosa durante la explosión de supernova que dio origen al púlsar.

Hasta aquí la primera parte de esta publicación, en la continuación explicaré las técnicas usadas para descubrir los exoplanetas y los instrumentos usados para ello, además hablaremos sobre los mundos más prometedores en relación a la posibilidad de albergar vida.

Esto ha sido todo por hoy espero que haya sido de su agrado, estoy atento a sus comentarios y observaciones, gracias por su atención.

Notas

1. Disco Protoplanetario: se trata de discos de acreción que se forman alrededor de estrellas jóvenes con los restos de la nube molecular que dio origen a la estrella, en ellos se formarían los planetas por la compactación de los materiales que los forman.

Referencias

• Bernardo, A., ¿Qué son los exoplanetas y cómo se descubren?, Hipertextual
• Casanova, V., Clasificación de los exoplanetas, Astrofísica y Física
• Casanova, V., Clasificación de los exoplanetas según su régimen orbital (parte 1 de 2), Astrofísica y Física
• Casanova, V., Clasificación de los exoplanetas según su régimen orbital (parte 2 de 2) , Astrofísica y Física
• Gilster, P.,HD 7449Ab: Choreography of a Planetary Dance, Centauri Dreams.
• LIADA Liga Iberoamericana de Astronomía, Que es un Exoplaneta?, LIADA Liga Iberoamericana de Astronomía
• Wikipedia, Planeta extrasolar, Wikipedia
• Wikipedia, Lich (púlsar), Wikipedia
• Wikipedia, Planeta interestelar, Wikipedia
• Wikipedia, Planeta de carbono, Wikipedia
• Wikipedia, Planeta doble, Wikipedia