La herencia final de Kepler: 2.335 planetas y el misterio de la brecha entre supertierras y minineptunos
por Daniel Marín



El 19 de junio el equipo del telescopio espacial Kepler publicó el octavo y último catálogo de exoplanetas descubiertos a partir de los datos recogidos durante sus primeros tres años y medio de vida. ¿El resultado? Pues que gracias a Kepler hemos descubierto 2.335 planetas, a los que hay que añadir nada más y nada menos que 4.034 candidatos a exoplanetas. Esta última modificación del catálogo ha sido mínima, ya que solamente se han añadido 219 nuevos candidatos usando un nuevo y refinado análisis estadístico de los datos. En cualquier caso estamos ante la herencia final de una de las misiones más fascinantes de las últimas décadas.

Los 4.034 planetas y candidatos a planetas descubiertos por Kepler durante su misión primaria ordenados según su periodo y tamaño. En amarillo los nuevos candidatos (NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel).

En mayo de 2013 el telescopio Kepler finalizó abruptamente su misión primaria al fallar el tercer volante de inercia. Desde entonces Kepler ha seguido buscando planetas extrasolares en la misión extendida K2, pero ya no puede apuntar a la misma región del cielo y su sensibilidad para detectar los planetas de menor tamaño se ha visto seriamente reducida. Sea como sea, durante el transcurso de su misión Kepler ha detectado unos cincuenta planetas de tamaño terrestre situados en la zona habitable de su estrella, de los cuales se ha confirmado la existencia de aproximadamente treinta (previamente conocíamos la existencia de veinte). 

Los mundos potencialmente habitables descubiertos por Kepler. En amarillo los nuevos candidatos (NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel).

Son cifras asombrosas, sin duda. Sobre todo si pensamos que cuando Kepler fue lanzado en 2009 no se conocía ningún exoplaneta de tamaño terrestre en la zona habitable de otra estrella. Pero el objetivo principal del telescopio espacial no era el descubrimiento de planetas concretos, sino elaborar una estadística de la frecuencia de los distintos tipos de mundos. Es decir, ¿cómo de frecuentes son los planetas de tamaño gigante?¿Y, especialmente, los de tamaño terrestre? Kepler ha respondido con éxito a estas cuestiones, aunque los resultados han sorprendido a más de uno.

Planetas con un periodo superior a 100 días descubiertos por Kepler (NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel).

Ahora sabemos que la Galaxia está repleta de dos tipos de mundos que no existen en nuestro sistema solar —con permiso del hipotético Noveno Planeta—: supertierras y minineptunos. O sea, planetas con un tamaño comprendido entre el de la Tierra y Neptuno. Aunque su tamaño es parecido, son mundos muy diferentes. Los primeros son planetas con superficies sólidas, mientras que los segundos poseen gruesas atmósferas de hidrógeno y helio a su alrededor de tal forma que son más parecidos a los gigantes de hielo como Urano y Neptuno que a la Tierra. El límite entre las dos clases de planetas no está nada claro y es objeto de encendidos debates dentro de la comunidad científica, aunque se supone que la frontera está alrededor de los dos radios terrestres. Por supuesto, no se trata de una barrera infranqueable. Es posible que existan supertierras con superficie sólida por encima de este valor y, al contrario, minineptunos por debajo de este tamaño, pero recuerda que el fin último de Kepler es elaborar un estudio estadístico sobre las poblaciones planetarias en general, no sobre casos aislados.

Y, precisamente, el último catálogo de Kepler consolida el misterio alrededor de estas dos clases de planetas medianos. Efectivamente, Kepler ha confirmado la escasez —que no ausencia— de planetas con un tamaño comprendido entre los 1,75 radios terrestres y los 2 radios terrestres. Por debajo de 1,75 radios terrestres tenemos supertierras (la mayoría de las cuales tiene un tamaño de 1,3 radios terrestres), mientras que por encima encontramos minineptunos (abundan aquellos con un tamaño de 2,4 radios terrestres). Estudios previos apuntaban a esta separación, pero ahora podemos confirmar que es real. ¿Pero a qué se debe esta brecha? No tenemos ni idea. Obviamente es de suponer que existe algún mecanismo que permite que a partir de dos radios terrestres se favorezca la captura de hidrógeno y helio durante la formación planetaria, aumentando así el tamaño del planeta. Esto explicaría la gran separación entre supertierras y minineptunos. El problema desde el punto de vista teórico es que la diferencia en masa de un mundo con 1,75 radios terrestres y otro con 2 es mínima para justificar esta división tan dramática.

Frecuencia de planetas en función de su tamaño.Se observa la escasez de mundos entre 1,75 y 2 radios terrestres (NASA/Ames Research Center/CalTech/University of Hawaii/B.J. Fulton).

Desde el punto de vista de la habitabilidad los resultados son muy interesantes porque nos permiten discriminar mejor entre los posibles planetas potencialmente habitables. Hasta ahora a los exoplanetas con un tamaño de unos dos radios terrestres se les consideraba candidatos a tener agua líquida en su superficie de forma estable —la condición de habitabilidad— al no estar muy claro el límite entre supertierras y minineptunos. Pero los datos de Kepler demuestran que esta división no es imaginaria —una vez más es preciso subrayar que puede haber excepciones— y, que por lo tanto, podemos afirmar con bastante seguridad que planetas como Kepler-22b no son habitables, ya que probablemente sean minineptunos.

Los resultados anteriores con los errores (Fulton et al.)

Los resultados son concluyentes dentro del margen de error de los datos de Kepler (que no es pequeño), pero hay que matizar que han sido extraídos a partir de una muestra de planetas con un periodo orbital inferior a cien días. Habrá que esperar al futuro para saber si se puede extrapolar esta misteriosa brecha exoplanetas con periodos mayores.

El legado de Kepler es asombroso. En los próximos años nos maravillaremos con los datos proporcionados por TESS, PLATO y otros telescopios espaciales y terrestres, pero Kepler pasará a la historia por haber sido el primer instrumento que nos descubrió la maravillosa diversidad de los sistemas planetarios de la Vía Láctea.

La diversidad de los planetas de Kepler (NASA/Ames Research Center).

Fuente:  danielmarin.naukas.com