Un grupo de investigadores sugiere que muchos planetas podrían tener una atmósfera rica en helio. Es algo que resulta interesante porque apunta a que la variedad de exoplanetas podría ser incluso más grande de lo pensado y, además, también ayudaría a entender la evolución de planetas.
La atmósfera podría acumular helio en ciertos tipos de exoplanetas
Un grupo de científicos de EE. UU. ha publicado un estudio en el que plantean que los planetas con una atmósfera de helio podrían ser relativamente abundantes. Sus simulaciones indican que, probablemente, el helio se acumula con el paso del tiempo en la atmósfera de algunos exoplanetas. Si están en lo correcto, esto podría ayudar a responder a algunas preguntas que se plantean desde hace décadas. Para ponerlo en perspectiva, es necesario hablar de cómo se descubren exoplanetas. Hay muchos tipos de exoplanetas diferentes.
El problema es que, incluso los más grandes, se ven eclipsados por el brillo de sus estrellas. Así que, en su lugar, se busca el efecto contrario. Es decir, la caída de brillo, en la estrella, provocada por el paso del planeta por delante (desde nuestra perspectiva). Esta técnica es conocida como método de tránsito y permite, por ejemplo, determinar cuál es el tamaño del planeta. En la actualidad, se sabe que, de media, cada estrella tiene al menos un planeta a su alrededor. La mitad de astros podrían tener un planeta, en órbita cercana, de un tamaño entre la Tierra y Neptuno.
Lo que se suele plantear es que, estos planetas, tendrán atmósferas ricas en hidrógeno y helio. Lo acumularon al formarse a partir del polvo y gas alrededor de la estrella. Pero, al observar la cantidad de planetas de estos tamaños, se observó algo llamativo. Están separados en dos grupos claros. Uno con un tamaño de un 50% más que el de nuestro planeta. El otro, con el doble de tamaño o superior. Sin embargo, no hay prácticamente planetas que se encuentren ente ambos. Ese hueco es lo que se conoce como el «valle del radio» (radius valley).
¿Por qué faltan planetas en un tamaño concreto?
Naturalmente, se han planteado diferentes explicaciones sobre por qué se produce esa falta de planetas en ese tamaño intermedio. La respuesta podría estar en la atmósfera. Al estar cerca de la estrella, es más difícil que el planeta pueda retenerla. La estrella bombardea a esos mundos con radiación en forma de rayos X y ultravioleta. En según qué condiciones, puede llegar a arrancar la atmósfera por completo. Así, algo que se plantea es que, quizá, los planetas en el grupo más pequeño perdieron su atmósfera por completo.
Los investigadores han decidido centrarse en ese fenómeno, conocido como escape atmosférico. Han creado modelos, apoyándose en los datos conocidos sobre los planetas y el funcionamiento de la física. El objetivo era entender mejor cómo el calor, y la radiación, afectan a las atmósferas planetarias. Tras eso, crearon 70 000 planetas simulados, con diferentes características. Variaron el tamaño del planeta, el tipo de estrella en torno al que orbitan y la temperatura de la atmósfera. Finalmente, vieron qué pasaba en cada caso con el paso del tiempo.
Lo que observaron fue que, tras miles de millones de años, el hidrógeno en las atmósferas planetarias escapa más rápido que el helio. Se debe, simplemente, a que la masa atómica del hidrógeno es inferior a la del helio y, por tanto, es más fácil de arrancar. Con el paso del tiempo, esto provoca una acumulación de helio. Las simulaciones sugieren que el helio podría llegar a suponer el 40%, o más, de la masa de la atmósfera. Lo más interesante es que no es necesario quedarse únicamente con lo que indican los modelos. Puede comprobarse.
El JWST puede detectar el helio (y otros elementos) en una atmósfera
El telescopio espacial James Webb podría ser una pieza esencial, junto a otros observatorios. Basta con obtener una lectura de los elementos presentes en la atmósfera de un planeta, así como su abundancia. Los telescopios podrían analizar la atmósfera para ver si posee una cantidad inusualmente alta de helio. Si la teoría es correcta, estos planetas, con atmósferas ricas en helio, deberían ser abundantes en la parte baja del grupo de planetas más grande.
Algo que se explica porque el helio se acumula a medida que el planeta encoge al ir perdiendo parte de su atmósfera. Esto nos lleva a la existencia de dos grupos claros. Basta una pequeña cantidad de helio e hidrógeno para crear una atmósfera muy inflada, que puede alterar el radio del planeta de una manera significativa. Si retienen su atmósfera, en mayor o menor medida, estarán en el grupo de planetas más grande. Si la han perdido, entonces serán mundos que formarán parte del grupo más pequeño (un 50% más grandes que la Tierra).
En cualquier caso, hay que tener presente que ninguno de estos planetas se cree que sería apropiado para albergar vida. Son mundos muy cercanos a sus estrellas, con temperaturas elevadas, bombardeados por radiación constantemente y sus atmósferas, seguramente, tendrán mucha presión. Los científicos esperan entender mejor los procesos que dictan la evolución de estos planetas, algo que ayudará a entender mejor el grupo de minineptunos y, también, ayudar a delimitar mejor la búsqueda de planetas que sí pudieran ser habitables.
Estudio
El estudio es I. Malsky, L. Rogers, E. Kempton y N. Marounina; «Helium-enhanced planets along the upper edge of the radius valley». Publicado en la revista Nature Astronomy el 17 de noviembre de 2022. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: Phys
