Un planeta de carbono es un tipo teórico de planeta que contiene más carbono que oxígeno . [1] El carbono es el cuarto elemento más abundante en el universo en masa después del hidrógeno , el helio y el oxígeno .
Marc Kuchner y Sara Seager acuñaron el término "planeta de carbono" en 2005 e investigaron tales planetas siguiendo la sugerencia de Katharina Lodders de que Júpiter se formó a partir de un núcleo rico en carbono. [2] Investigaciones previas de planetas con altas proporciones de carbono a oxígeno incluyen Fegley & Cameron 1987. [3] Los planetas de carbono podrían formarse si los discos protoplanetarios son ricos en carbono y pobres en oxígeno . Se desarrollarían de manera diferente a la Tierra , Marte y Venus., que se componen principalmente de compuestos de silicio-oxígeno. Los diferentes sistemas planetarios tienen diferentes proporciones de carbono a oxígeno, y los planetas terrestres del Sistema Solar están más cerca de ser "planetas de oxígeno" con una proporción molar C / O de 0,55. [4] En 2020, un estudio de las 249 estrellas análogas solares cercanas encontró que el 12% de las estrellas tienen relaciones C / O superiores a 0,65, lo que las convierte en candidatas para los sistemas planetarios ricos en carbono. [5] El exoplaneta 55 Cancri e , que orbita una estrella anfitriona con una relación molar C / O de 0,78, [6] es un posible ejemplo de un planeta de carbono.
Definición
Un planeta así probablemente tendría un núcleo rico en hierro o acero como los planetas terrestres conocidos . Alrededor de eso estaría carburo de silicio fundido y carburo de titanio . Por encima de eso, una capa de carbono en forma de grafito , posiblemente con un sustrato de diamante de kilómetros de espesor si hay suficiente presión. Durante las erupciones volcánicas, es posible que los diamantes del interior suban a la superficie, dando como resultado montañas de diamantes y carburos de silicio. La superficie contendría hidrocarburos líquidos o congelados (por ejemplo, alquitrán y metano ) y monóxido de carbono . [7] Un ciclo meteorológico es teóricamente posible en planetas de carbono con atmósfera, siempre que la temperatura media de la superficie sea inferior a 77 ° C.
Sin embargo, es probable que los planetas de carbono carezcan de agua , que no se puede formar porque el oxígeno entregado por los cometas o asteroides reaccionará con el carbono de la superficie. La atmósfera de un planeta de carbono relativamente frío consistiría principalmente en dióxido de carbono o monóxido de carbono con una cantidad significativa de smog de carbono . [8]
Composición
Se predice que los planetas de carbono tendrán un diámetro similar a los planetas de silicato y agua de la misma masa, lo que podría dificultar su distinción. [10] Los equivalentes de características geológicas en la Tierra también pueden estar presentes, pero con diferentes composiciones. Por ejemplo, los ríos pueden estar formados por aceites. Si la temperatura es lo suficientemente baja (por debajo de 350 K), entonces los gases pueden sintetizarse fotoquímicamente en hidrocarburos de cadena larga, que podrían llover sobre la superficie.
En 2011, la NASA canceló una misión, llamada TPF , que iba a ser un observatorio mucho más grande que el Telescopio Espacial Hubble que habría podido detectar tales planetas. Los espectros de los planetas de carbono carecerían de agua, pero mostrarían la presencia de sustancias carbonáceas, como el monóxido de carbono.
Posibles candidatos
El pulsar PSR 1257 + 12 puede tener planetas de carbono que se formaron a partir de la ruptura de una estrella productora de carbono . Los planetas de carbono también podrían estar ubicados cerca del Centro Galáctico o cúmulos globulares que orbitan la galaxia, donde las estrellas tienen una proporción de carbono a oxígeno más alta que el Sol. Cuando las estrellas viejas mueren, arrojan grandes cantidades de carbono. A medida que pasa el tiempo y terminan más y más generaciones de estrellas, aumentará la concentración de carbono y planetas de carbono. [11]
En octubre de 2012, se anunció que 55 Cancri e mostraba evidencia de ser un planeta de carbono. Tiene ocho veces la masa de la Tierra y el doble de radio. Las investigaciones indican que el planeta de 2.150 ° C (3.900 ° F) está "cubierto de grafito y diamante en lugar de agua y granito". Orbita la estrella 55 Cancri una vez cada 18 horas. [12]
Otros objetos ricos en carbono
En agosto de 2011, Matthew Bailes y su equipo de expertos de la Universidad Tecnológica de Swinburne en Australia informaron que el púlsar de milisegundos PSR J1719-1438 puede tener una estrella compañera binaria que ha sido aplastada en un planeta mucho más pequeño hecho en gran parte de diamante sólido. Dedujeron que un pequeño planeta compañero debe estar orbitando el púlsar y provocando una atracción gravitacional detectable. Un examen más detallado reveló que, aunque el planeta es relativamente pequeño (60.000 km de diámetro, o cinco veces más grande que la Tierra), su masa es ligeramente mayor que la de Júpiter. La alta densidad del planeta le dio al equipo una pista sobre su posible composición de carbono y oxígeno, y sugirió la forma cristalina de los elementos. [13] Sin embargo, se teoriza que este "planeta" son los restos de una compañera enana blanca evaporada , siendo solo el núcleo interno remanente. Según algunas definiciones de planeta, esto no calificaría porque se formó como una estrella. [14]
A una distancia de 267+1,2
-0,9 pc (aproximadamente 870 años luz), PSR J2222−0137 es un púlsar binario de masa intermedia cercano cuyo compañero de estrella de neutrones de baja masa es una enana blanca (PSR J2222−0137 B) que, con una temperatura inferior a 3000 K y un masa de 1.05 0,06 , [15] es probable que cristalice, lo que lleva a que esta enana blanca del tamaño de la Tierra sea descrita como una "estrella de diamante". [dieciséis]
Enanas marrones
Es probable que los planetas alrededor de las enanas marrones sean planetas de carbono sin agua. [17]
Ver también
- Diamantes extraterrestres
- Planeta helio , otra forma de enana blanca perdida en masa que se convierte en planeta
- Planeta de hierro
- Planeta océano
- WASP-12b
- WASP-103b
Referencias
- ^ Kuchner, Marc J .; Seager, S. (2005). "Planetas de carbono extrasolar". arXiv : astro-ph / 0504214 .
- ^ Lodders, Katharina (2004). "Júpiter formado con más alquitrán que calor" (PDF) . El diario astrofísico . 611 (1): 587–597. Código bibliográfico : 2004ApJ ... 611..587L . doi : 10.1086 / 421970 .
- ^ Fegley, Bruce, Jr .; Cameron, AGW (abril de 1987). "Un modelo de vaporización para el fraccionamiento de hierro / silicato en el protoplaneta Mercurio" (PDF) . Letras de Ciencias de la Tierra y Planetarias . 82 (3–4): 207–222. Código bibliográfico : 1987E y PSL..82..207F . CiteSeerX 10.1.1.667.7941 . doi : 10.1016 / 0012-821X (87) 90196-8 .
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- ^ Stonkutė, E .; Chorniy, Y .; Tautvaišienė, G .; Drazdauskas, A .; Minkevičiūtė, R .; Mikolaitis, Š .; Kjeldsen, H .; Essen, C. von; Pakštienė, E .; Bagdonas, V. (2020). "Estudio espectroscópico de alta resolución de estrellas enanas en el cielo del norte: abundancia de litio, carbono y oxígeno". El diario astronómico . 159 (3): 90. arXiv : 2002.05555 . Bibcode : 2020AJ .... 159 ... 90S . doi : 10.3847 / 1538-3881 / ab6a19 .
- ^ Teske, Johanna K .; Cunha, Katia; Schuler, Simon C .; Griffith, Caitlin A .; Smith, Verne V. (2013). "Abundancias de carbono y oxígeno en huéspedes de exoplanetas ricos en metales fríos: un estudio de caso de la relación C / O de 55 Cancri". El diario astrofísico . 778 (2): 132. arXiv : 1309.6032 . Código bibliográfico : 2013ApJ ... 778..132T . doi : 10.1088 / 0004-637X / 778/2/132 .
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