Planeta gigante - Giant planet

Júpiter Saturno
Urano Neptuno
Los cuatro objetos planetarios gigantes
Júpiter y Saturno ( gigantes gaseosos )
Urano y Neptuno ( gigantes de hielo )

Se muestra en orden desde el sol y en color verdadero . Los tamaños no están a escala.

Los cuatro planetas gigantes del Sistema Solar contra el Sol, a escala
Masas relativas de los planetas gigantes del Sistema Solar exterior

Los planetas gigantes constituyen un tipo diverso de planeta mucho más grande que la Tierra. Por lo general, se componen principalmente de materiales de bajo punto de ebullición ( gases o hielos), en lugar de rocas u otra materia sólida , pero también pueden existir planetas sólidos masivos . Hay cuatro planetas gigantes conocidos en el Sistema Solar : Júpiter , Saturno , Urano y Neptuno . Se han identificado muchos planetas gigantes extrasolares en órbita alrededor de otras estrellas .

Los planetas gigantes también se llaman a veces planetas jovianos , después de Júpiter ("Jove" es otro nombre para el dios romano " Júpiter "). También se les conoce a veces como gigantes gaseosos . Sin embargo, muchos astrónomos ahora aplican este último término solo a Júpiter y Saturno, clasificando a Urano y Neptuno, que tienen diferentes composiciones, como gigantes de hielo . Ambos nombres son potencialmente engañosos: todos los planetas gigantes consisten principalmente en fluidos por encima de sus puntos críticos , donde no existen fases distintas de gas y líquido. Los componentes principales son hidrógeno y helio en el caso de Júpiter y Saturno, y agua , amoníaco y metano en el caso de Urano y Neptuno.

Se debaten las diferencias definitorias entre una enana marrón de muy baja masa y un gigante gaseoso ( ~ 13  M J ). Una escuela de pensamiento se basa en la formación; el otro, sobre la física del interior. Parte del debate se refiere a si las "enanas marrones" deben, por definición, haber experimentado la fusión nuclear en algún momento de su historia.

Terminología

El término gigante gaseoso fue acuñado en 1952 por el escritor de ciencia ficción James Blish y originalmente se usó para referirse a todos los planetas gigantes. Podría decirse que es un nombre poco apropiado, porque en la mayor parte del volumen de estos planetas la presión es tan alta que la materia no está en forma gaseosa. Aparte de las capas superiores de la atmósfera, es probable que toda la materia esté más allá del punto crítico , donde no hay distinción entre líquidos y gases. Planeta fluido sería un término más exacto. Júpiter también tiene hidrógeno metálico cerca de su centro, pero gran parte de su volumen es hidrógeno, helio y trazas de otros gases por encima de sus puntos críticos. Las atmósferas observables de todos estos planetas (a menos de la profundidad óptica unitaria ) son bastante delgadas en comparación con sus radios, y solo se extienden quizás un uno por ciento del camino hacia el centro. Así, las porciones observables son gaseosas (en contraste con Marte y la Tierra, que tienen atmósferas gaseosas a través de las cuales se puede ver la corteza).

El término bastante engañoso se ha popularizado porque los científicos planetarios suelen utilizar roca , gas y hielo como abreviaturas de clases de elementos y compuestos que se encuentran comúnmente como constituyentes planetarios, independientemente de la fase de la materia . En el Sistema Solar exterior, el hidrógeno y el helio se denominan gases ; agua, metano y amoniaco como helados ; y silicatos y metales como roca . Cuando se consideran los interiores planetarios profundos, puede que no esté muy lejos de decir que, por hielo, los astrónomos se refieren a oxígeno y carbono , por roca se refieren a silicio y por gas a hidrógeno y helio. Las muchas formas en que Urano y Neptuno difieren de Júpiter y Saturno han llevado a algunos a usar el término solo para los planetas similares a los dos últimos. Con esta terminología en mente, algunos astrónomos han comenzado a referirse a Urano y Neptuno como gigantes de hielo para indicar el predominio de los hielos (en forma fluida) en su composición interior.

El término alternativo planeta joviano se refiere al dios romano Júpiter , cuya forma genitiva es Jovis , por lo tanto, joviano, y tenía la intención de indicar que todos estos planetas eran similares a Júpiter.

Los objetos lo suficientemente grandes como para iniciar la fusión del deuterio (por encima de 13 masas de Júpiter para la composición solar) se denominan enanas marrones , y estas ocupan el rango de masa entre los grandes planetas gigantes y las estrellas de menor masa . El límite de 13 masas de Júpiter ( M J ) es una regla empírica más que algo de importancia física precisa. Los objetos más grandes quemarán la mayor parte de su deuterio y los más pequeños quemarán solo un poco, y el valor de 13 M J está en algún punto intermedio. La cantidad de deuterio quemado depende no solo de la masa sino también de la composición del planeta, especialmente de la cantidad de helio y deuterio presentes. La Enciclopedia de planetas extrasolares incluye objetos de hasta 60 masas de Júpiter y el Explorador de datos de exoplanetas hasta 24 masas de Júpiter.  

Descripción

Estos cortes ilustran modelos del interior de los planetas gigantes. Júpiter se muestra con un núcleo rocoso cubierto por una capa profunda de hidrógeno metálico .

Un planeta gigante es un planeta masivo y tiene una atmósfera espesa de hidrógeno y helio . Pueden tener un núcleo denso fundido de elementos rocosos, o el núcleo puede haberse disuelto y dispersado por completo por todo el planeta si el planeta está lo suficientemente caliente. En los planetas gigantes "tradicionales" como Júpiter y Saturno (los gigantes gaseosos), el hidrógeno y el helio constituyen la mayor parte de la masa del planeta, mientras que solo forman una envoltura externa en Urano y Neptuno , que en su lugar están compuestos principalmente de agua , amoníaco. , y metano y, por lo tanto, cada vez más se les conoce como " gigantes de hielo ".

Los planetas gigantes extrasolares que orbitan muy cerca de sus estrellas son los exoplanetas más fáciles de detectar. Estos se llaman Júpiter calientes y Neptunes calientes porque tienen temperaturas superficiales muy altas. Los Júpiter calientes eran, hasta la llegada de los telescopios espaciales, la forma más común de exoplaneta conocida, debido a la relativa facilidad para detectarlos con instrumentos terrestres.

Se dice comúnmente que los planetas gigantes carecen de superficies sólidas, pero es más exacto decir que carecen de superficies por completo, ya que los gases que los constituyen simplemente se vuelven más y más delgados a medida que aumenta la distancia de los centros de los planetas, y eventualmente se vuelven indistinguibles del medio interplanetario. Por lo tanto, aterrizar en un planeta gigante puede ser posible o no, dependiendo del tamaño y la composición de su núcleo.

Subtipos

Gigantes de gas

Vórtice del polo norte de Saturno

Los gigantes gaseosos consisten principalmente en hidrógeno y helio. Los gigantes gaseosos del Sistema Solar, Júpiter y Saturno , tienen elementos más pesados ​​que constituyen entre el 3 y el 13 por ciento de su masa. Se cree que los gigantes gaseosos consisten en una capa exterior de hidrógeno molecular , que rodea una capa de hidrógeno metálico líquido , con un probable núcleo fundido con una composición rocosa.

La porción más externa de Júpiter y Saturno de la atmósfera de hidrógeno tiene muchas capas de nubes visibles que están compuestas principalmente de agua y amoníaco. La capa de hidrógeno metálico constituye la mayor parte de cada planeta y se denomina "metálica" porque la presión muy alta convierte al hidrógeno en un conductor eléctrico. Se cree que el núcleo está formado por elementos más pesados ​​a temperaturas y presiones tan altas (20.000 K) que no se conocen bien sus propiedades.

Gigantes de hielo

Los gigantes de hielo tienen composiciones interiores claramente diferentes de las de los gigantes gaseosos. Los gigantes de hielo del Sistema Solar, Urano y Neptuno , tienen una atmósfera rica en hidrógeno que se extiende desde las cimas de las nubes hasta aproximadamente el 80% (Urano) o el 85% (Neptuno) de su radio. Por debajo de esto, son predominantemente "helados", es decir, consisten principalmente en agua, metano y amoníaco. También hay algo de roca y gas, pero varias proporciones de hielo-roca-gas podrían imitar el hielo puro, por lo que se desconocen las proporciones exactas.

Urano y Neptuno tienen capas atmosféricas muy nebulosas con pequeñas cantidades de metano, lo que les da colores aguamarina; azul claro y ultramar, respectivamente. Ambos tienen campos magnéticos que están fuertemente inclinados a sus ejes de rotación.

A diferencia de los otros planetas gigantes, Urano tiene una inclinación extrema que hace que sus estaciones sean muy pronunciadas. Los dos planetas también tienen otras diferencias sutiles pero importantes. Urano tiene más hidrógeno y helio que Neptuno a pesar de ser menos masivo en general. Por lo tanto, Neptuno es más denso y tiene mucho más calor interno y una atmósfera más activa. El modelo de Niza , de hecho, sugiere que Neptuno se formó más cerca del Sol que Urano y, por lo tanto, debería tener más elementos pesados.

Planetas sólidos masivos

También pueden existir planetas sólidos masivos .

Planetas sólidos hasta miles de veces la masa terrestre pueden ser capaces de formar alrededor de estrellas masivas ( de tipo B y de tipo O estrellas; 5-120 masas solares), en el que el disco protoplanetario contendría suficientes elementos pesados. Además, estas estrellas tienen alta radiación ultravioleta y vientos que podrían fotoevaporar el gas en el disco, dejando solo los elementos pesados. A modo de comparación, la masa de Neptuno es igual a 17 masas terrestres, Júpiter tiene 318 masas terrestres y el límite de 13 masas de Júpiter utilizado en la definición de trabajo de la IAU de un exoplaneta equivale aproximadamente a 4000 masas terrestres.

Super-Puffs

Un super-soplo es un tipo de exoplaneta con una masa sólo unas pocas veces mayor que la de la Tierra , pero un radio mayor que el de Neptuno , lo que le da una densidad media muy baja . Son más fríos y menos masivos que los Júpiter calientes de baja densidad inflados .

Los ejemplos más extremos conocidos son los tres planetas alrededor de Kepler-51 , todos del tamaño de Júpiter pero con densidades inferiores a 0,1 g / cm 3 .

Planetas gigantes extrasolares

La concepción de un artista de 79 Ceti b , el primer planeta gigante extrasolar encontrado con una masa mínima menor que Saturno.
Comparación de tamaños de planetas de una masa determinada con diferentes composiciones.

Debido a las limitadas técnicas disponibles actualmente para detectar exoplanetas , muchas de las encontradas hasta la fecha han sido de un tamaño asociado, en el Sistema Solar, con planetas gigantes. Debido a que se infiere que estos grandes planetas tienen más en común con Júpiter que con los otros planetas gigantes, algunos han afirmado que "planeta joviano" es un término más exacto para ellos. Muchos de los exoplanetas están mucho más cerca de sus estrellas madres y, por lo tanto, mucho más calientes que los planetas gigantes del Sistema Solar, lo que hace posible que algunos de esos planetas sean de un tipo no observado en el Sistema Solar. Teniendo en cuenta la abundancia relativa de los elementos en el universo (aproximadamente 98% de hidrógeno y helio), sería sorprendente encontrar un planeta predominantemente rocoso más masivo que Júpiter. Por otro lado, los modelos de formación de sistemas planetarios han sugerido que los planetas gigantes no podrían formarse tan cerca de sus estrellas como se ha observado que orbitan muchos de los planetas gigantes extrasolares.

Atmósferas

Las bandas que se ven en la atmósfera de Júpiter se deben a corrientes de material que circulan en sentido contrario, llamadas zonas y cinturones, que rodean al planeta en paralelo a su ecuador. Las zonas son las bandas más claras y se encuentran a mayor altitud en la atmósfera. Tienen una corriente ascendente interna y son regiones de alta presión. Los cinturones son las bandas más oscuras, están más abajo en la atmósfera y tienen una corriente descendente interna. Son regiones de baja presión. Estas estructuras son algo análogas a las celdas de alta y baja presión en la atmósfera de la Tierra, pero tienen una estructura muy diferente: bandas latitudinales que rodean todo el planeta, en contraposición a pequeñas celdas de presión confinadas. Esto parece ser el resultado de la rápida rotación y la simetría subyacente del planeta. No hay océanos ni masas terrestres que provoquen calentamiento local y la velocidad de rotación es mucho mayor que la de la Tierra.

También hay estructuras más pequeñas: manchas de diferentes tamaños y colores. En Júpiter, la más notable de estas características es la Gran Mancha Roja , que ha estado presente durante al menos 300 años. Estas estructuras son enormes tormentas. Algunos de esos lugares también son nubes de tormenta.

Ver también

Referencias

Bibliografía

  • SPACE.com: Preguntas y respuestas: Definición de planeta propuesta por la IAU, 16 de agosto de 2006, 2:00 a.m. ET
  • BBC News: Preguntas y respuestas sobre la propuesta de nuevos planetas Miércoles 16 de agosto de 2006, 13:36 GMT 14:36 ​​Reino Unido

enlaces externos