La clasificación de Sudarsky de los gigantes gaseosos con el fin de predecir su apariencia en función de su temperatura fue descrita por David Sudarsky y sus colegas en el artículo Albedo and Reflection Spectra of Extrasolar Giant Planets [1] y ampliada en Theoretical Spectra and Atmospheres of Extrasolar Giant Planets . [2] publicado antes de que se realizara cualquier observación directa o indirecta exitosa de la atmósfera de un planeta extrasolar. Se trata de un sistema de clasificación amplio cuyo objetivo es poner cierto orden en la probable y rica variedad de atmósferas de gigantes gaseosos extrasolares.
Los gigantes gaseosos se dividen en cinco clases (numeradas con números romanos ) según sus propiedades físicas atmosféricas modeladas. En el Sistema Solar, sólo Júpiter y Saturno están dentro de la clasificación Sudarsky, y ambos son Clase I. El sistema Sudarsky no puede predecir la aparición de planetas que no sean gigantes gaseosos, por ejemplo planetas terrestres como la Tierra y Venus , o hielo. gigantes como Urano (14 masas terrestres) y Neptuno (17 masas terrestres). [ cita necesaria ]
La apariencia de los planetas extrasolares es en gran medida desconocida debido a la dificultad para realizar observaciones directas. Además, las analogías con los planetas del Sistema Solar pueden aplicarse a algunos de los planetas extrasolares conocidos porque la mayoría son totalmente diferentes a cualquiera de nuestros planetas, por ejemplo, los calientes Júpiter .
Los cuerpos que transitan por su estrella se pueden mapear espectrográficamente, por ejemplo HD 189733 b . [3] Se ha demostrado además que ese planeta es azul con un albedo mayor (más brillante) que 0,14. [4] La mayoría de los planetas así mapeados han sido "Júpiter calientes" grandes y en órbitas cercanas.
La especulación sobre la aparición de planetas extrasolares invisibles actualmente se basa en modelos computacionales de la atmósfera probable de dicho planeta, por ejemplo, cómo responderían el perfil y la composición de temperatura y presión atmosférica a distintos grados de insolación .
Los gigantes gaseosos de esta clase tienen apariencias dominadas por nubes de amoníaco . Estos planetas se encuentran en las regiones exteriores de un sistema planetario . Existen a temperaturas inferiores a aproximadamente 150 K (-120 °C; -190 °F). El albedo de Bond previsto para un planeta de clase I alrededor de una estrella como el Sol es 0,57, en comparación con un valor de 0,343 para Júpiter [5] y 0,342 para Saturno . [6] La discrepancia puede explicarse parcialmente teniendo en cuenta los condensados en desequilibrio, como las tolinas o el fósforo , que son responsables de las nubes coloreadas en la atmósfera joviana y no están modelados en los cálculos.
Las temperaturas de un planeta de clase I requieren una estrella fría o una órbita distante. Lo primero puede significar que las estrellas son demasiado débiles para ser visibles, mientras que lo segundo puede significar que las órbitas son tan grandes que su efecto es demasiado sutil para ser detectado hasta que se realicen varias observaciones de los "años" completos de esas órbitas (cf. Kepler). tercera ley ). El aumento de masa de los superjovianos los haría más fáciles de observar; sin embargo, un superjoviano de edad comparable a la de Júpiter tendría más calentamiento interno , lo que podría empujarlo a una clase superior.
Los gigantes gaseosos de clase II son demasiado calientes para formar nubes de amoníaco; en cambio, sus nubes están formadas por vapor de agua . Estas características se esperan para planetas con temperaturas inferiores a 250 K (-23 °C; -10 °F). [2] Las nubes de agua son más reflectantes que las nubes de amoníaco, y el albedo de Bond previsto para un planeta de clase II alrededor de una estrella similar al Sol es 0,81. Aunque las nubes en un planeta así serían similares a las de la Tierra , la atmósfera seguiría estando compuesta principalmente de hidrógeno y moléculas ricas en hidrógeno como el metano .
Sudarsky et al. enumeró a Ægir , Majriti y Lipperhey como posibles planetas de Clase II. [2]
Los gigantes gaseosos con temperaturas de equilibrio entre aproximadamente 350 K (170 °F, 80 °C) y 800 K (980 °F, 530 °C) no forman una capa de nubes global porque carecen de sustancias químicas adecuadas en la atmósfera para formar nubes. [2] (No formarían nubes de ácido sulfúrico como Venus debido al exceso de hidrógeno). Estos planetas aparecerían como globos azul celeste sin rasgos distintivos debido a la dispersión de Rayleigh y la absorción por el metano en sus atmósferas, apareciendo como versiones de masa joviana de Urano y Neptuno . Debido a la falta de una capa de nubes reflectantes, el albedo de Bond es bajo, alrededor de 0,12 para un planeta de clase III alrededor de una estrella similar al Sol. Existen en las regiones internas de un sistema planetario, correspondiendo aproximadamente a la ubicación de Mercurio .
Sudarsky et al. enumeró a Samh , Gliese 876 b y Gliese 876 c como posibles planetas de Clase III. [2] Por encima de 700 K (800 °F, 430 °C), los sulfuros y cloruros pueden formar nubes tipo cirros . [2]
Por encima de 900 K (630 °C/1160 °F), el monóxido de carbono se convierte en la molécula transportadora de carbono dominante en la atmósfera de un gigante gaseoso (en lugar del metano ). Además, la abundancia de metales alcalinos , como el sodio, aumenta sustancialmente, y se predice que las líneas espectrales de sodio y potasio serán prominentes en el espectro de un gigante gaseoso . Estos planetas forman capas de nubes de silicatos y hierro en lo profundo de sus atmósferas, pero no se prevé que esto afecte su espectro. Se predice que el albedo de Bond de un planeta de clase IV alrededor de una estrella similar al Sol será muy bajo, 0,03, debido a la fuerte absorción de los metales alcalinos. Los gigantes gaseosos de clases IV y V se denominan Júpiter calientes .
Sudarsky et al. incluyó a Galieo como un posible planeta de Clase IV. [2]
HD 209458 b a 1300 K (1000 °C) sería otro planeta similar, con un albedo geométrico, dentro de los límites de error, cero; y en 2001, la NASA fue testigo del tránsito de sodio atmosférico, aunque menos de lo previsto. Este planeta alberga una capa de nubes superior que absorbe tanto calor que debajo hay una estratosfera relativamente fría . Se supone que la composición de esta nube oscura, en los modelos, es óxido de titanio/vanadio (a veces abreviado "TiVO"), por analogía con las enanas rojas, pero aún se desconoce su verdadera composición; bien podría ser según Sudarsky. [7] [8]
Para los gigantes gaseosos más calientes, con temperaturas superiores a 1.400 K (2.100 °F, 1.100 °C) o planetas más fríos con menor gravedad que Júpiter, se predice que las capas de nubes de silicato y hierro se encuentran en lo alto de la atmósfera. El albedo de Bond previsto para un planeta de clase V alrededor de una estrella similar al Sol es 0,55, debido a la reflexión de las capas de nubes. A tales temperaturas, un gigante gaseoso puede brillar en rojo debido a la radiación térmica, pero la luz reflejada generalmente supera la radiación térmica. Para las estrellas de magnitud aparente visual inferior a 4,50, estos planetas son teóricamente visibles para nuestros instrumentos. [9] Sudarsky et al. enumeró a Dimidium , Saffar , HD 209458 b y Tau Boötis b como posibles planetas de Clase V. [2]