Los planetas Júpiter, Saturno, Urano y Plutón están a miles de millones de kilómetros de la Tierra. ¿Cómo calculan los científicos varios detalles de ellos?

Los científicos determinan los ingredientes de un planeta de varias maneras, dependiendo en parte de lo cerca que esté de la Tierra.

Planetas dentro de nuestro sistema solar: Para los planetas como Marte que los robots han visitado, analizamos rocas y muestras atmosféricas en el lugar. También medimos las propiedades magnéticas del planeta.

Para detectar un campo magnético, el planeta debe estar lo suficientemente cerca para un sobrevuelo. Cuando la nave espacial se acerca al planeta, medimos “cómo se desvía el viento estelar de la estrella”, dice el profesor Nick Strobel del Bakersfield College, o usamos un instrumento llamado magnetómetro.

Planetas fuera del sistema solar: para planetas demasiado distantes para volar o ir, confiamos en un análisis de la luz recibida del planeta y las leyes de la física. Rompemos ese rompecabezas de planeta distante en un procedimiento de dos pasos:

• Al aprender la masa y el volumen de un planeta, nos da su densidad promedio, que revela algo sobre sus ingredientes.

• Analizar la luz del planeta nos informa sobre su atmósfera.

Densidad: determinamos la composición de un planeta principalmente aprendiendo su densidad. Por ejemplo, la densidad de la Tierra es aproximadamente 5.5 veces la densidad del agua. Entonces, si nos enteramos de que un nuevo planeta tiene aproximadamente la misma densidad que la Tierra, podríamos adivinar que es similar a la Tierra. Sus ingredientes son probablemente roca de silicato que rodea un núcleo de hierro-níquel más pesado.

Por otro lado, una densidad en el rango de 0.7 a 1.7 indica que el planeta se parece más a Júpiter o Saturno: un mundo gaseoso con una atmósfera espesa.

Sin embargo, se necesita trabajo de detective para hacer conjeturas educadas sobre la densidad. Primero debemos aprender el volumen y la masa del cuerpo desconocido, ya que la densidad es la masa dividida por el volumen.

Masa: para determinar la masa, “utilizamos el método Doppler para detectar el ligero bamboleo en la velocidad de la estrella madre debido al tirón del planeta hacia adelante y hacia atrás. Cuanto más grande es la masa del planeta, más tira de la estrella y mayor es la velocidad cambio en la velocidad de la estrella “, envía un correo electrónico al astrónomo David Charbonneau del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica.

La estrella y el planeta giran sobre su centro de gravedad común, equilibrado como dos pesos (extremadamente desiguales) en un balanceo, dice Gilbert Esquerdo, del Instituto de Ciencia Planetaria (ver figura inferior). A medida que el planeta se aleja de su centro de gravedad (el lado izquierdo de la figura), la estrella se mueve en la dirección opuesta, hacia la Tierra, y la luz de la estrella cambia a los espectros azules. Cuando el planeta se mueve hacia el centro de gravedad (y la Tierra, imagen derecha), la estrella se aleja de la Tierra y su luz cambia al rojo, como si el silbido de un tren en retroceso cayera en el tono.

La precisión de esta medición se ha multiplicado por mil en los últimos 50 años. Ahora podemos medir cambios de velocidad lo suficientemente pequeños (unos pocos m / s, menos de 6 mph) para detectar los efectos en su estrella de un planeta similar a la Tierra del tamaño de Neptuno.

Volumen: para obtener el diámetro del planeta, utilizamos la información del eclipse, como lo hicimos con Plutón y Caronte. Medimos cómo la intensidad de la luz disminuyó cuando Charon pasó frente a Plutón y cuando Plutón pasó frente a Charon.

De hecho, “La única técnica por la cual hemos determinado el tamaño de los planetas que orbitan alrededor de otras estrellas es observando la disminución de la intensidad de la luz a medida que el planeta oculta una parte de la superficie estelar”, dice Carbonneau.

Conociendo el diámetro, asumimos que el cuerpo es una esfera para calcular su volumen.

Atmósfera: para conocer la atmósfera de un planeta, examinamos el espectro de luz estelar que pasa a través de su atmósfera. Las frecuencias que faltan son pistas, que indican elementos o compuestos que absorben la luz en esas frecuencias que están presentes en la atmósfera. Por ejemplo, si las frecuencias de luz correspondientes al metano y al monóxido de carbono faltan en un análisis de la luz de las estrellas, la atmósfera contiene metano y monóxido de carbono, que absorbieron la luz faltante.

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