Kepler-90 f

¿En qué se diferencian Kepler-90 d y f?

El radio de Kepler-90 f es aproximadamente 2.88 veces el de la Tierra, y el de d, que está más cerca, es aproximadamente 2.87 veces. Aunque los tamaños de los dos planetas son casi iguales, la energía que recibe f es alrededor del 37% de la de d. Dado que giran alrededor de la misma estrella y sus edades y tamaños son similares, son buenos objetivos para comparar cómo las diferencias en la energía recibida afectan la atmósfera. Sin embargo, las masas y atmósferas reales de los dos planetas aún no se han medido, por lo que no se sabe qué efecto tendría esta diferencia.

• Aproximadamente 124,91 días Período orbital de f medido por tránsito repetido
• Aproximadamente 2,88 radios terrestres Radio de f calculado a partir de la profundidad del tránsito y el tamaño de la estrella
• Aproximadamente 6,8 veces la terrestre Energía estelar calculada que recibe f
• Aproximadamente 2,7 veces más Energía estelar que recibe d en comparación con f

¿Por qué conviene comparar dos planetas que orbitan la misma estrella?

La cantidad de luz estelar que un planeta bloquea está determinada por la proporción del tamaño del planeta y de la estrella. Como d y f pasan frente a la misma estrella, si se ajusta el radio de la estrella principal, los radios de ambos planetas también cambian casi en la misma proporción. Incluso si hay un error en el tamaño de la estrella, al comparar los dos planetas entre sí, su influencia se reduce. Calculando con el valor representativo actual, f es aproximadamente un 0,35% más grande que d, y la diferencia de luz estelar bloqueada por los dos planetas es apenas del 0,7%.

Esta diferencia es mucho menor que el error de medición de los dos radios. Por lo tanto, en lugar de determinar qué planeta es realmente más grande, es más preciso decir que con la observación actual es difícil diferenciar el tamaño de los dos planetas. Lo importante es que los tamaños de los dos planetas que orbitan la misma estrella son casi iguales dentro del margen de error de la observación.

d y f bloquean la misma cantidad de luz estelar, por lo que se considera que tienen tamaños casi iguales. Sin embargo, todavía no se puede saber cuánta masa de núcleo rocoso o de gas tiene cada uno de los dos planetas.

¿Cómo se estimaron las masas de d y f?

En el Archivo de Exoplanetas de la NASA, d tiene aproximadamente 8,60 masas terrestres y f aproximadamente 8,65 masas terrestres. Solo por los números, parecen una pareja con el mismo radio y la misma masa. Sin embargo, esos dos valores no provienen de la medición de la oscilación estelar o del efecto gravitacional entre planetas. Son valores estimados obtenidos aplicando la misma relación masa-radio a ambos radios.

Dado que los radios de los dos planetas son casi iguales, aplicar el mismo método estadístico da como resultado masas similares. Incluso al calcular la densidad media con estas masas estimadas, los dos planetas resultan similares. Por lo tanto, que tamaño, masa y densidad sean iguales no significa que se midieron por separado y resultaron idénticos. En realidad, es el resultado de calcular la masa y la densidad sucesivamente a partir de un radio medido.

1. Disminución de la luz estelar Se mide el hecho de que d y f bloquean casi la misma cantidad de la luz estelar.
2. Cálculo del radio Aplicando el radio de la estrella, se obtiene que d es aproximadamente 2,87 veces la Tierra y f aproximadamente 2,88 veces.
3. Estimación de la masa A partir de estadísticas de otros planetas de tamaño similar, se estima que d es aproximadamente 8,60 veces la Tierra y f aproximadamente 8,65 veces.
4. Mediciones necesarias en el futuro Es necesario observar por separado el efecto de la gravedad de los dos planetas sobre la estrella o los planetas vecinos para determinar la masa real.

¿Cuánto cambia la temperatura cuando varía la energía recibida?

d recibe de la estrella unas 18,2 veces la energía que la Tierra recibe del Sol, y f unas 6,8 veces. Aunque la diferencia de energía es de unas 2,7 veces, las temperaturas calculadas de manera simple son aproximadamente 520 K para d y 407 K para f, una diferencia de unas 1,28 veces. A medida que aumenta la temperatura, el calor que el planeta emite al espacio también aumenta muy rápidamente; por eso, recibir 2,7 veces más energía no eleva la temperatura en esa misma proporción.

Este cálculo solo compara cómo se calientan los dos planetas de manera diferente y no mide la temperatura real. Si la cantidad de nubes y el reflejo de la superficie, la composición atmosférica y el grado en que el calor del día se transfiere a la noche son diferentes, la diferencia de temperatura real también será distinta. La atmósfera y la superficie de los dos planetas aún no han sido observadas.

¿Cómo afecta la intensa luz estelar a la atmósfera de un planeta?

Entre los planetas descubiertos por Kepler, los de aproximadamente 1,5 a 2 veces el tamaño de la Tierra son relativamente pocos. Los planetas de 2 a 3 veces el tamaño terrestre suelen interpretarse como núcleos rocosos cubiertos por gases ligeros, como hidrógeno y helio. Al principio de la vida de una estrella, la radiación ultravioleta y los rayos X intensos pueden hacer que el gas de un planeta escape al espacio, y los planetas más cercanos pueden verse más afectados. d y f tienen tamaños similares pero reciben cantidades de energía muy distintas, por lo que permiten poner a prueba esta explicación.

Sin embargo, tener el mismo tamaño no significa que hayan tenido desde el principio la misma cantidad de gas. Para que d se mantuviera del mismo tamaño que f recibiendo más energía, su núcleo rocoso podría ser más pesado o su atmósfera inicial podría haber sido más gruesa. También es posible que los dos planetas se hayan formado desde el principio con diferentes materiales. Con los datos actuales, no se puede determinar cuál explicación es correcta. No se debe asumir la historia real de d y f basándose únicamente en tendencias generales observadas en varios planetas.

Los colores y nubes que se ven en la página no son fotografías observacionales, sino ilustraciones para ayudar a la comprensión. Los radios de d y f se obtuvieron mediante observaciones de tránsito, pero sus masas fueron estimadas a partir de estadísticas de otros planetas. La energía recibida y la temperatura calculada también se obtuvieron usando los valores de la estrella y la órbita y condiciones térmicas simples, y no representan el estado real de la atmósfera.

¿Qué más hay que medir para confirmar las diferencias entre ambos planetas?

Al medir la masa real de d y f, por primera vez se puede comparar de manera independiente si la densidad media es la misma cuando los radios son casi iguales. Si las densidades son diferentes, es muy probable que la proporción entre el núcleo rocoso y la capa de gas también sea diferente. Existen métodos como analizar conjuntamente los tiempos de tránsito en varios momentos o medir durante mucho tiempo la velocidad a la que la estrella se mueve debido a la gravedad planetaria, pero en Kepler-90, que es lejano y oscuro, es difícil distinguir pequeños cambios.

Si se observara la luz estelar que pasa por la atmósfera de los dos planetas, se podría comparar cómo los cambios en la energía recibida afectan a las moléculas, las nubes y el movimiento del calor. Lo que se sabe con certeza ahora es que los tamaños de los dos planetas son casi iguales y que f recibe mucho menos energía que d. Aún no se ha confirmado si tienen la misma estructura interna o si sus atmósferas son diferentes.

Fuentes

• NASA Exoplanet Archive — Kepler-90 d and f Parameters and Mass Provenance
• Astronomy & Astrophysics — The Planetary System to KIC 11442793
• The Astronomical Journal — A Gap in the Radius Distribution of Small Planets
• The Astrophysical Journal — The Evaporation Valley in the Kepler Planets
• Monthly Notices of the Royal Astronomical Society — Testing Exoplanet Evaporation with Multitransiting Systems
• The Astrophysical Journal — Probabilistic Mass–Radius Relation
• NASA Science — Kepler Transit Method