Gas gigante

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Los cuatro gigantes gaseosos del sistema solar , en un fotomontaje que respeta las dimensiones pero no las distancias; de abajo hacia arriba, Júpiter , Saturno , Urano y Neptuno .

Gigante gaseoso (también llamado planeta Júpiter ) es un término astronómico genérico, inventado por el escritor de ciencia ficción James Blish y ahora de uso común [1] , para describir un gran planeta que no está compuesto principalmente de roca . Los gigantes gaseosos pueden tener un núcleo rocoso y, de hecho, se sospecha que dicho núcleo es necesario para su formación. Sin embargo, la mayor parte de su masa está presente en forma de gas (o gas comprimido en estado líquido ). A diferencia de los planetas rocosos , los gigantes gaseosos no tienen una superficie bien definida [2] .

Los planetas con una masa superior a 10 masas terrestres generalmente se definen como gigantes gaseosos [3] .

Un objeto con una masa superior a 70 veces la de Júpiter (es decir, 0,08 veces la masa del Sol ) tiene tal calor y presión en su interior para poder desencadenar una reacción de fusión nuclear , que transforma el cuerpo celeste en una pequeña estrella [4 ] . También hay objetos de menor masa pero lo suficientemente grandes como para poder desencadenar la fusión del deuterio , pero no se consideran planetas sino enanas marrones . Se ha asumido un límite de 13 masas jovianas más allá del cual un cuerpo ya no se define como un planeta sino como una enana marrón . Este no es un límite con un significado físico preciso, sino una convención adoptada por la Unión Astronómica Internacional , ya que los objetos grandes quemarán la mayor parte de su deuterio y los más pequeños solo una pequeña parte. La cantidad de deuterio quemado depende no solo de la masa sino también de la composición del planeta, en particular de la cantidad de helio y deuterio presentes [5] . La Enciclopedia de planetas extrasolares, por ejemplo, incluye objetos de hasta 25 masas de Júpiter y el Explorador de datos de exoplanetas hasta 24 masas de Júpiter.

El sistema solar cuenta con cuatro gigantes gaseosos: Júpiter , Saturno , Urano y Neptuno .

Júpiter y Saturno

La estructura interna de los planetas de Júpiter.

Júpiter y Saturno están formados principalmente por hidrógeno y helio, y la mayor parte de su masa está formada por hidrógeno líquido o metálico , posiblemente con un núcleo rocoso o formado por níquel y hierro [2] . La capa exterior está formada por hidrógeno molecular, que rodea una capa de hidrógeno metálico líquido, con un núcleo fundido probablemente rocoso y, en el caso de Júpiter, de 12 000 km de diámetro. Las capas más externas de la atmósfera de hidrógeno se caracterizan por nubes visibles compuestas generalmente de agua y amoníaco. En el interior, el hidrógeno se define como "metálico" porque la gran presión lo transforma en un conductor eléctrico [6] .

Urano y Neptuno

La composición de los otros gigantes gaseosos es similar, pero Urano y Neptuno contienen mucho menos hidrógeno y mayores cantidades de agua, amoníaco y metano , por lo que también se les ha definido como gigantes de hielo [7] . Aunque no se conoce bien la composición interna, también pueden estar presentes rocas y gases, pero en mucha menor medida.

Dado que se pensó que era plausible que el metano pudiera disociarse a las altísimas presiones alcanzadas en las profundidades de los dos planetas y que el carbono podría cristalizar directamente allí como un diamante , algunos astrónomos creían que los núcleos de Urano y Neptuno estaban compuestos de diamantes; sin embargo, investigaciones posteriores han descartado esta posibilidad [8] [9] . En las capas inferiores, el hidrógeno líquido dentro de los gigantes gaseosos está tan comprimido que se vuelve metálico por naturaleza. El hidrógeno metálico es estable sólo a presiones tan enormes [10] .

Gigantes de gas extrasolar

Impresión artística de 79 Ceti b , el primer gigante gaseoso extrasolar descubierto con una masa menor que la de Saturno.

Debido a las técnicas disponibles, muchos de los exoplanetas conocidos poseen masas comparables y, a menudo, mucho mayores que Júpiter, y sobre esta base se ha sugerido que pueden ser gigantes gaseosos. Sin embargo, se desconoce su composición y estructura; muchos de estos planetas orbitan muy cerca de su estrella madre, como los llamados Júpiter calientes , y es un tema de debate si las capas de gas mostradas por Júpiter y Saturno pueden sobrevivir a temperaturas similares y la fuerza del viento solar [ 11] [12] .

Aunque las palabras "gas" y "gigante" a menudo se combinan, los planetas compuestos principalmente de hidrógeno pueden ser más pequeños que los gigantes gaseosos conocidos del Sistema Solar. Sin embargo, los planetas gaseosos menos masivos perderán masa atmosférica más rápidamente que los planetas que son más grandes o están más lejos de su estrella [13] .

El exoplaneta más pequeño conocido como probable "planeta gaseoso" es Kepler-138c , que tiene la misma masa que la Tierra pero es un 60% más grande y, en consecuencia, tiene una densidad más baja. Esto sugiere que está envuelto en una gruesa capa de gas compuesta de hidrógeno y helio [14] .

Nota

  1. ^ David Darling, gigante gaseoso en Enciclopedia de la ciencia
  2. ^ a b Gigantes de gas , en Enciclopedia de ciencia y tecnología , Instituto de la Enciclopedia italiana, 2007-2008.
  3. ^ Ana-Maria A. Piso, Andrew N. Youdin, sobre la masa mínima del núcleo para la formación de planetas gigantes en amplias separaciones , octubre de 2013.
  4. ^ David S. Spiegel y col. , The Deuterium-Burning Mass Limit for Brown Dwarfs and Giant Planets , August 2010.
  5. ^ David S. Spiegel y col. , The Deuterium-Burning Mass Limit for Brown Dwarfs and Giant Planets ( PDF ), agosto de 2010.
  6. ^ Estructura interna de Júpiter bo.astro.it
  7. ^ M. Hofstadter La atmósfera de los gigantes de hielo
  8. ^ Urano no tiene diamantes después de todo New Scientist
  9. ^ Sin diamantes en Neptuno y Urano Internacional, un centro de física teórica
  10. ^ Ivan Amato, Hidrógeno metálico: Prensado duro , nature.com , Nature , 13 de junio de 2012.
  11. ^ Definición de exoplanetas gigantes calientes similares a Júpiter como una clase astronómica de objetos archivado el 22 de mayo de 2014 en Internet Archive . NASA
  12. ^ Variaciones en las atmósferas de los Júpiter calientes
  13. ^ DC Swift y col. , Relaciones masa-radio para exoplanetas ( PDF ), septiembre de 2011.
  14. ^ Ron Cowen, el exoplaneta de masa terrestre no es gemelo de la Tierra . Nature.com , Nature , 6 de enero de 2014.

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