Gigante gaseoso
Un gigante gaseoso es un planeta gigante que no está compuesto mayoritariamente de roca u otra materia sólida sino de fluidos; aunque dichos planetas pueden tener un núcleo rocoso o metálico. Se cree que tal núcleo es probablemente necesario para que un gigante gaseoso se forme, pero la mayoría de su masa es en forma de gas, o gas comprimido en estado líquido. Sus constituyentes principales son hidrógeno y helio.[1]
A diferencia de los planetas rocosos, los gigantes gaseosos no tienen una superficie bien definida.
Términos como dimensión, área superficial, volumen, temperatura superficial o densidad superficial pueden referirse a la capa exterior vista desde fuera, por ejemplo desde la Tierra.
En el sistema solar hay dos gigantes gaseosos: Júpiter y Saturno. Por su parte, Urano y Neptuno, que en el pasado se incluían en esta categoría, ahora son considerados gigantes helados. Estos cuatro planetas son conocidos también como los «planetas jovianos» o planetas exteriores.
Urano y Neptuno han sido considerados por los científicos como una subclase separada de planetas gigantes, gigantes helados, también denominados «planetas uranios», debido a su estructura principalmente compuesta de hielo, roca y gas. Se diferencian de gigantes gaseosos «tradicionales», como Júpiter y Saturno, porque su proporción de hidrógeno y helio es mucho más baja, principalmente por su mayor distancia al Sol.
Actualmente se conoce la existencia de muchos gigantes gaseosos fuera del sistema solar, debido a que la mayoría de los planetas extrasolares conocidos son precisamente de este tipo de planeta.
Se puede denominar planetas gigantes a un planeta que está compuesto principalmente de hidrógeno y metano y que además no tiene superficie sólida a diferencia de los planetas terrestres. En este caso es posible encontrarlos en distintos lugares del universo.
En un estudio en 2016 se dio la hipótesis de la existencia de un quinto gigante gaseoso, ubicado en los confines del Sistema Solar, el cual explicaría las anomalías en las órbitas de los objetos trans-neptunianos, al cual llamaron Phattie.
Estructura
En el Sistema Solar, los gigantes gaseosos planetarios Júpiter y Saturno tienen atmósferas espesas compuestas principalmente de hidrógeno y helio, pero también contienen trazas de otras sustancias como el amoníaco. Sin embargo, la mayor parte del hidrógeno está en forma líquida, lo que también constituye la mayor parte de estos planetas. Las capas más profundas del hidrógeno líquido a menudo se encuentran bajo una presión tan alta que adquiere propiedades metálicas el hidrógeno metálico sólo es estable bajo una presión tan extrema. Los cálculos sugieren que el material rocoso del núcleo se disuelve en el hidrógeno metálico [2] y, por lo tanto, el núcleo de los planetas gaseosos más grandes tampoco tiene una superficie sólida.
Los gigantes de hielo del sistema solar, Urano y Neptuno , consisten solo en una proporción comparativamente pequeña de hidrógeno y helio, principalmente agua ( hielo ), amoníaco y metano.
Desarrollo con las estrellas
En 2007, los astrónomos que usaron el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA [2] encontraron evidencia que mostraba que los planetas gigantes gaseosos se forman rápidamente, dentro de los primeros 10 millones de años de vida de una estrella similar al Sol.
Los gigantes gaseosos podrían comenzar en el disco de escombros rico en gas que rodea a una estrella joven. Un núcleo producido por las colisiones entre asteroides y cometas proporciona una semilla, y cuando este núcleo alcanza la masa suficiente, su atracción gravitacional atrae rápidamente el gas del disco para formar el planeta.
Utilizando Spitzer y telescopios terrestres, los científicos buscaron rastros de gas alrededor de 15 estrellas diferentes similares al Sol, la mayoría con edades que oscilan entre los 3 y los 30 millones de años[3]. Con la ayuda del instrumento espectrómetro infrarrojo de Spitzer, pudieron buscar gas relativamente cálido en las regiones internas de estos sistemas estelares, un área comparable a la zona entre la Tierra y Júpiter en nuestro propio sistema solar. También utilizaron radiotelescopios terrestres para buscar gas más frío en las regiones exteriores de estos sistemas, un área comparable a la zona alrededor de Saturno y más allá.
Todas las estrellas del estudio, incluidas aquellas de unos pocos millones de años, tienen menos del 10 por ciento de la masa de Júpiter en forma de gas girando a su alrededor. Esto indica que los planetas gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno ya se formaron en estos jóvenes sistemas planetarios, o nunca lo harán.
Extrasolares
Gigantes de gas frío
Un gigante gaseoso frío rico en hidrógeno más masivo que Júpiter pero menos de aproximadamente 500 MTierra (1.6 MJ) solo será un poco más grande en volumen que Júpiter .[4] Para masas superiores a 500 MTierra, la gravedad hará que el planeta se encoja (ver materia degenerada).[4]
El calentamiento Kelvin–Helmholtz puede hacer que un gigante gaseoso irradie más energía que la que recibe de su estrella asociada.[5][6]
Enanos gaseosos
Aunque las palabras "gas" y "gigante" a menudo se combinan, los planetas de hidrógeno no tienen por qué ser tan grandes como los familiares gigantes gaseosos del Sistema Solar. Sin embargo, los planetas gaseosos más pequeños y los planetas más cercanos a su estrella perderán masa atmosférica más rápidamente a través del escape hidrodinámico que los planetas más grandes y los planetas más alejados.[7][8]
Un enano gaseoso podría definirse como un planeta con un núcleo rocoso que ha acumulado una gruesa capa de hidrógeno, helio y otros volátiles, dando como resultado un radio total de entre 1,7 y 3,9 radios terrestres.[9][10]
El planeta extrasolar más pequeño que se conoce que probablemente sea un "planeta gaseoso" es Kepler-138d, el cual cuenta con la misma masa que la Tierra pero es un 60% más grande y por lo tanto posee una densidad que es indicador de una cubierta de gas.[11]
Un planeta gaseosos de masa pequeña puede aun tener un radio que se aproxima al de un gigante gaseoso si cuenta con la temperatura apropiada.[12]
Referencias
- D'Angelo, G.; Lissauer, J. J. (2018). «Formation of Giant Planets». En Deeg H., Belmonte J., ed. Handbook of Exoplanets. Springer International Publishing AG, part of Springer Nature. pp. 2319-2343. Bibcode:2018haex.bookE.140D. ISBN 978-3-319-55332-0. S2CID 116913980. arXiv:1806.05649. doi:10.1007/978-3-319-55333-7_140.
- Potter, Sean (30 de enero de 2020). «NASA’s Spitzer Space Telescope Ends Mission of Astronomical Discovery». NASA. Consultado el 1 de febrero de 2020.
- NASA's Spitzer First to Crack Open Light of Faraway Worlds 2007 NASA site
- ↑ Seager, S.; Kuchner, M.; Hier-Majumder, C. A.; Militzer, B. (2007). «Mass-Radius Relationships for Solid Exoplanets». The Astrophysical Journal 669 (2): 1279-1297. Bibcode:2007ApJ...669.1279S. S2CID 8369390. arXiv:0707.2895. doi:10.1086/521346.
- Patrick G. J. Irwin (2003). Giant Planets of Our Solar System: Atmospheres, Composition, and Structure. Springer. ISBN 978-3-540-00681-7.
- . 3750 – Planets, Moons & Rings. Colorado University, Boulder. 2004. Archivado desde el original el 21 de junio de 2008. Consultado el 13 de marzo de 2008.
- Feng Tian; Toon, Owen B.; Pavlov, Alexander A.; De Sterck, H. (10 de marzo de 2005). «Transonic hydrodynamic escape of hydrogen from extrasolar planetary atmospheres». The Astrophysical Journal 621 (2): 1049-1060. Bibcode:2005ApJ...621.1049T. doi:10.1086/427204.
- Mass-radius relationships for exoplanets, Damian C. Swift, Jon Eggert, Damien G. Hicks, Sebastien Hamel, Kyle Caspersen, Eric Schwegler, and Gilbert W. Collins
- .org/abs/1405.7695 Tres regímenes de planetas extrasolares deducidos de metalicidades de estrellas anfitrionas, Buchhave et al.
- D'Angelo, G.; Bodenheimer, P. (2016). «In Situ and Ex Situ Formation Models of Kepler 11 Planets». The Astrophysical Journal 1606 (1): in press. Bibcode:2016ApJ...828...33D. S2CID 119203398. arXiv:1606.08088. doi:10.3847/0004-637X/828/1/33.
- Cowen, Ron (2014). «Earth-mass exoplanet is no Earth twin». Nature. S2CID 124963676. doi:10.1038/nature.2014.14477.
- *Mass-Radius Relationships for Very Low Mass Gaseous Planets, Konstantin Batygin, David J. Stevenson, 18 Apr 2013
Véase también
Enlaces externos
- Guilera, Octavio Miguel (2009). Formación simultánea de planetas gigantes por inestabilidad nucleada. p. 76.