Una superterra és un planeta de fora del sistema solar (planeta extrasolar) amb una massa que es trobi entre la de la Terra i la dels gegants gasosos del sistema solar. El terme superterra es refereix només a la massa i no implica dir res sobre les condicions d'habitabilitat que tinguin els planetes en la seva superfície.
Definició
Impressió artística de l'exoplaneta superterra LHS 1140b.[3]
En general, les superterres es defineixen per les seves masses. El terme no implica temperatures, composicions, propietats orbitals, habitabilitat o ambients. Tot i que les fonts generalment coincideixen en un límit superior de 10 masses terrestres[2][4][5] (~69% de la massa d'Urà, que és el planeta gegant del Sistema solar amb menys massa), el límit inferior varia d'1[2] o 1.9[5] a 5,[4] amb altres definicions que apareixen als mitjans de comunicació populars.[6][7][8] Els astrònoms també utilitzen el terme "superterra" per referir-se a planetes més grans que els planetes semblants a la Terra (de 0,8 a 1,2 de radi terrestre), però més petits que els minineptuns (de 2 a 4 radis terrestres).[9][10]
Aquesta definició la va fer el personal del telescopi espacial Kepler.[11]
Alguns autors suggereixen, a més, que el terme superterra es podria limitar a planetes rocosos sense atmosfera significativa, o planetes que no només tenen atmosferes, sinó també superfícies sòlides o oceans amb un límit nítid entre líquid i atmosfera, que els quatre planetes gegants del Sistema solar no en té.[12]
Il·lustració de la mida inferida de la superterra Kepler-10b (dreta) en comparació amb la Terra
Primera
Mides dels candidats a planetes Kepler: basat en 2.740 candidats que orbitaven 2.036 estrelles a partir del 4 de novembre de 2013 (NASA) Mides dels candidats a planeta Kepler: basat en 2.740 candidats que orbitaven 2.036 estrelles a partir del 4 de novembre de 2013 (NASA)
Les primeres superterres van ser descobertes per Aleksander Wolszczan i Dale Frail al voltant del púlsarPSR B1257+12 l'any 1992. Els dos planetes exteriors (Poltergeist i Phobetor) del sistema tenen masses d'unes quatre vegades superiors a la Terra, massa petites per ser gegants gasosos.
La primera superterra al voltant d'una estrella de seqüència principal va ser descoberta per un equip dirigit per Eugenio Rivera el 2005. Orbita al voltant de Gliese 876 i va rebre la designació de Gliese 876 d (dos gegants gasosos de la mida de Júpiter havien estat descoberts anteriorment en aquest sistema). Té una massa estimada de 7,5 masses terrestres i un període orbital molt curt d'uns 2 dies. A causa de la proximitat de Gliese 876 d amb la seva estrella amfitriona (una estrella Nana roja), pot tenir una temperatura superficial de 430–650 kelvin[17] i sigui massa calent per suportar aigua líquida.[18]
Primera zona habitable
L'abril de 2007, un equip dirigit per Stéphane Udry amb seu a Suïssa va anunciar el descobriment de dues noves superterres dins del sistema planetari Gliese 581,[19] totes dues a la vora de la zona habitable al voltant de l'estrella on pot ser possible que hi hagi aigua líquida a la superfície. Amb Gliese 581c que té una massa d'almenys 5 masses terrestres i una distància de Gliese 581 de 0,073 unitat astronòmiques (11 milions de km), es troba a la "vora càlida" de la zona habitable al voltant de Gliese 581 amb una temperatura mitjana estimada (sense considerar els efectes de l'atmosfera) de -3 graus centígrads amb una albedo comparable a Venus i 40 graus centígrads amb una albedo comparable. a la Terra. Les investigacions posteriors van suggerir que Gliese 581c probablement havia patit un efecte hivernacle descontrolat com Venus.
Valors de massa i radi per a superterres en trànsit en el context d'altres exoplanetes detectats i models de composició seleccionats. La línia "Fe" defineix planetes fets purament de ferro, i "H₂O" per als fets d'aigua. Els que estan situats entre les dues línies, i més a prop de la línia Fe, són probablement planetes rocosos sòlids, mentre que els que estan a prop o per sobre de la línia d'aigua són més probables gasosos i/o líquids. Els planetes del Sistema Solar es troben a la carta, etiquetats amb els seus símbols astronòmics.
La superterra més petita trobada a partir del 2008 va ser MOA-2007-BLG-192Lb. El planeta va ser anunciat per l'astrofísic David P. Bennett per a la col·laboració internacional del MOA el 2 de juny de 2008.[20][21] Aquest planeta té aproximadament 3,3 masses terrestres i orbita una nana marró. Va ser detectat per microlents gravitacionals.
El juny de 2008, els investigadors europeus van anunciar el descobriment de tres superterres al voltant de l'estrella HD 40307, una estrella que només és una mica menys massiva que el Sol. Els planetes tenen almenys les següents masses mínimes: 4,2, 6,7 i 9,4 vegades la de la Terra. Els planetes van ser detectats pel mètode de la velocitat radial pel HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) a Xile.[22]
A més, el mateix equip d'investigació europeu va anunciar un planeta 7,5 vegades la massa terrestre que orbita a l'estrella HD 181433. Aquesta estrella també té un planeta semblant a Júpiter que l'orbita cada tres anys.[23]
2009
El planeta COROT-7b, amb una massa estimada en 4,8 masses terrestres i un període orbital de només 0,853 dies, es va anunciar el 3 de febrer de 2009. L'estimació de densitat obtinguda per a COROT-7b apunta a una composició que inclou minerals de silicat rocosos similars. al dels quatre planetes interiors del Sistema solar, un descobriment nou i significatiu.[24] COROT-7b, descobert just després de HD 7924 b, és la primera superterra descoberta que orbita una estrella de seqüència principal que és de classe G o més gran.[25]
El descobriment de Gliese 581e amb una massa mínima d'1,9 masses terrestres es va anunciar el 21 d'abril de 2009. En aquell moment era el planeta extrasolar més petit descobert al voltant d'una estrella normal i el més proper en massa a la Terra. Es troba a una distància orbital de només 0,03 ua i orbita la seva estrella en només 3,15 dies, no es troba a la zona habitable,[26] i pot tenir 100 vegades més escalfament de marea que el satèl·lit volcànic de Júpiter Io.[27]
Un planeta trobat el desembre de 2009, GJ 1214 b, és 2,7 vegades més gran que la Terra i orbita una estrella molt més petita i menys lluminosa que el Sol. "Probablement aquest planeta té aigua líquida", va dir David Charbonneau, professor d'astronomia de Harvard i autor principal d'un article sobre el descobriment.[28] Tanmateix, els models interiors d'aquest planeta suggereixen que en la majoria de les condicions no té aigua líquida.[29]
Al novembre de 2009, s'havien descobert un total de 30 superterres, 24 de les quals van ser observades per primera vegada pel HARPS.[30]
2010
Descobert el 5 de gener de 2010, un planeta HD 156668 b amb una massa mínima de 4,15 masses terrestres, és el planeta menys massiu detectat pel mètode de velocitat radial.[31] L'únic planeta de velocitat radial confirmat més petit que aquest planeta és Gliese 581e amb 1,9 masses terrestres (vegeu més amunt). El 24 d'agost, els astrònoms que utilitzaven l'instrument HARPS de l'ESO van anunciar el descobriment d'un sistema planetari amb fins a set planetes que orbita a una estrella semblant al Sol, HD 10180, un dels quals, tot i que encara no s'ha confirmat, té una massa mínima estimada de 1,35 ± 0,23 vegades la de la Terra, que seria la massa més baixa de qualsevol exoplaneta trobat fins ara orbitant una estrella de la seqüència principal.[32] Encara que no s'ha confirmat, hi ha un 98,6% de probabilitat que aquest planeta existeixi.[33]
La National Science Foundation va anunciar el 29 de setembre el descobriment d'una quarta superterra (Gliese 581g) que orbita a dins del sistema planetari Gliese 581. El planeta té una massa mínima 3,1 vegades la de la Terra i una òrbita gairebé circular a 0,146 ua amb un període de 36,6 dies, situant-lo al mig de la zona habitable on podria existir aigua líquida i a mig camí entre els planetes c i d. Va ser descobert mitjançant el mètode de la velocitat radial per científics de la Universitat de Califòrnia a Santa Cruz i la Institució Carnegie de Washington.[34][35][36] No obstant això, l'existència de Gliese 581 g ha estat qüestionada per un altre equip d'astrònoms, i actualment està catalogada com a no confirmada a The Extrasolar Planets Encyclopaedia.[37]
2011
El 2 de febrer, l'equip de missió de l'Observatori espacial Kepler va publicar una llista de 1235 candidats a planetes extrasolars, inclosos 68 candidats d'aproximadament la mida de superterra (Rp < 1,25 Re) i 288 candidats de la mida de supeterra (1,25 Re < Rp < 2 Re).[38][39] A més, es van detectar 54 planetes candidats a la "zona habitable". Sis candidats en aquesta zona eren menys del doble de la mida de la Terra [és a dir: KOI 326,01 (Rp = 0,85), KOI 701,03 (Rp = 1,73), KOI 268,01 (Rp = 1,75), KOI 1026,01 (Rp = 1,77), KOI. 854,01 (Rp=1,91), KOI 70,03 (Rp=1,96) – Taula 6][38] Un estudi més recent va trobar que un d'aquests candidats (KOI 326.01) és de fet molt més gran i més calent del que es va informar inicialment.[40] Basant-se en les últimes troballes de Kepler, l'astrònom Seth Shostak estima que "dins de mil anys llum de la Terra" hi ha "almenys 30.000 d'aquests mons habitables".[41] També a partir de les troballes, l'equip Kepler ha estimat "almenys 50.000 milions de planetes a la Via Làctia" dels quals "almenys 500 milions" es troben a la zona habitable.[42]
El 17 d'agost, es va trobar una superterra HD 85512 b potencialment habitable amb l'ús del HARPS així com un sistema de tres superterres 82 G. Eridani.[43] A HD 85512 b, seria habitable si presenta més del 50% de nuvolositat.[44][45] Aleshores, menys d'un mes després, es va anunciar una allau de 41 nous exoplanetes, incloses 10 superterres.[46]
El 5 de desembre de 2011, el telescopi espacial Kepler va descobrir el seu primer planeta dins de la zona habitable o "regió dels rinxols d'or" de la seva estrella semblant al Sol. Kepler-22b té 2,4 vegades el radi de la Terra i ocupa una òrbita un 15% més propera a la seva estrella que la Terra al Sol. Això es compensa, però, ja que l'estrella, amb una G5V de tipus espectral, és lleugerament més tènue que el Sol (G2V). Així, les temperatures superficials encara permetrien que l'aigua líquida a la seva superfície.
El 5 de desembre de 2011, l'equip de Kepler va anunciar que havia descobert 2.326 candidats planetaris, dels quals 207 són de mida similar a la de la Terra, 680 són de mida superterra, 1.181 són de mida de Neptú, 203 són de mida de Júpiter i 55 són més grans que Júpiter. En comparació amb les xifres de febrer de 2011, el nombre de planetes de la mida de la Terra i de la mida d'una superterra va augmentar un 200% i un 140% respectivament. A més, es van trobar 48 planetes candidats a les zones habitables d'estrelles enquestades, la qual cosa suposa una disminució respecte a la xifra de febrer; això es va deure als criteris més estrictes que s'utilitzen a les dades de desembre.
Impressió artística de 55 Cancri e davant de la seva estrella mare.[47]
El 2011, es va calcular una densitat de 55 Cancri e que va resultar ser similar a la de la Terra. Amb una mida d'uns 2 radis terrestres, va ser el planeta més gran fins al 2014, que es va determinar que no tenia una atmosfera d'hidrogen important.[48][49]
El 20 de desembre de 2011, l'equip Kepler va anunciar el descobriment dels primers exoplanetes de la mida de la Terra, Kepler-20e i Kepler-20f, que orbiten a una estrella semblant al Sol, Kepler-20.
El planeta Gliese 667 Cb (GJ 667 Cb) va ser anunciat pel HARPS el 19 d'octubre de 2009, juntament amb 29 planetes més, mentre que Gliese 667 Cc (GJ 667 Cb) es va incloure en un article publicat el 21 de novembre. 2011. A principis de febrer de 2012 es van publicar dades més detallades sobre Gliese 667 Cc.
2012
El setembre de 2012, el descobriment de dos planetes que orbiten a Gliese 163[50] es va anunciar.[51][52] Un dels planetes, Gliese 163 c, aproximadament 6,9 vegades la massa de la Terra i una mica més calent, es considerava dins de la zona habitable.ref name="PHL-20120829" />[52]
L'abril de 2013, utilitzant observacions de l'equip de la missió Kepler de la NASA dirigit per William Borucki, del Centre de Recerca Ames de l'agència, va trobar cinc planetes que orbiten a la zona habitable d'una estrella semblant al Sol, Kepler-62, A 1.200 anys llum de la Terra. These new super-Earths have radii of 1.3, 1.4, 1.6, and 1.9 times that of Earth. El modelatge teòric de dues d'aquestes superterres, Kepler-62e i Kepler-62f, suggereix que ambdues podrien ser sòlides, ja sigui rocoses o rocoses amb aigua congelada.[54]
El 25 de juny de 2013, es van trobar tres planetes superterres que orbiten a una estrella propera a una distància on en teoria podria existir vida, segons un recompte rècord anunciat dimarts per l'Observatori Europeu del Sud. Formen part d'un cúmul de fins a set planetes que envolten Gliese 667C, una de les tres estrelles situades relativament a 22 anys llum de la Terra a la constel·lació de l'Escorpí, va dir. Els planetes orbiten Gliese 667C a l'anomenada zona rinxols d'or, una distància de l'estrella a la qual la temperatura és la adequada perquè l'aigua existeixi en forma líquida en lloc de ser eliminada per la radiació estel·lar o bloquejada permanentment en el gel.[cal citació]
2014
El maig de 2014, es va determinar que Kepler-10c descobert anteriorment tenia la massa comparable a Neptú (17 masses terrestres). Amb un radi de 2,35 R🜨, actualment és el planeta conegut més gran que probablement té una composició predominantment rocosa.[55] Amb 17 masses terrestres, està molt per sobre del límit superior de 10 masses terrestres que s'utilitza habitualment per al terme superterra, de manera que s'ha proposat el terme de megaterra.[15] Tanmateix, el juliol de 2017, una anàlisi més acurada de les dades del HARPS-N i HIRES va mostrar que Kepler-10c era molt menys massiu del que es pensava originalment, en lloc d'uns 7,37 (6,18 a 8,69) M🜨 amb una densitat mitjana de 3,14 g/cm3. En lloc d'una composició principalment rocosa, la massa determinada amb més precisió de Kepler-10c suggereix un món fet gairebé completament de volàtils, principalment aigua.[56]
2015
El 6 de gener de 2015, la NASA va anunciar l'exoplaneta confirmat número 1 000 descobert pel telescopi espacial Kepler. Es va trobar que tres dels exoplanetes recentment confirmats orbiten dins de zones habitables de les seves estrelles relacionades: dos dels tres, Kepler-438b i Kepler-442b, són de la mida propera a la Terra. i probablement rocosa; el tercer, Kepler-440b, és una superterra.[57]
El 30 de juliol de 2015, Astronomy & Astrophysics publicà que s'havia trobat un sistema planetari amb tres superterres orbitant una estrella nana brillant. El sistema de quatre planetes, anomenat HD 219134, s'havia trobat a 21 anys llum de la Terra a l'hemisferi nord en forma de M de la constel·lació de Cassiopea, però no es troba a la zona habitable de la seva estrella. El planeta amb l'òrbita més curta és HD 219134 b, i és l'exoplaneta rocallós i en trànsit més proper conegut de la Terra.[58][59][60]
El febrer de 2018, es va informar K2-141b, un planeta de període ultracurt rocós, amb un període de 0,28 dies orbitant l'estrella amfitriona K2-141 (EPIC 246393474).[63] Es descobreix una altra superterra, K2-155d.[64]
El juliol de 2018 es va anunciar el descobriment de 40 Eridani b.[65] Amb 16 anys llum és la superterra més propera coneguda, i la seva estrella és la segona més brillant que allotja una superterra.[66][65]
2019
El juliol de 2019 es va anunciar el descobriment de GJ 357 d. A trenta-un anys llum del sistema solar, el planeta es troba com a mínim a 6,1 M🜨.
L'any 2022 es va informar del descobriment d'una superterra al voltant de l'estrella nana vermella Ross 508. Part de l'òrbita el·líptica del planeta la porta dins de la zona habitable.[67]
El sistema solar no conté superterres conegudes, perquè la Terra és el planeta terrestre més gran del sistema solar, i tots els planetes més grans tenen almenys 14 vegades la massa de la Terra i atmosferes gasoses espesses sense superfícies rocoses o aquoses ben definides; és a dir, o bé són gegants gasosos o gegants de glaç, no planetes terrestres. El gener de 2016, es va proposar l'existència d'un hipotètic novè planeta superterra al sistema solar, anomenat novè planeta, com a explicació del comportament orbital de sis objectes transneptunians, però s'especula que també és un gegant de gel com Urà o Neptú.[68][69] Un model refinat el 2019 el limita a unes cinc masses terrestres;[70] els planetes d'aquesta massa són probablement minineptuns.[71]
Referències
↑«superterra». Cercaterm. TERMCAT, Centre de Terminologia. [Consulta: 14 març 2022].
↑ 4,04,1Fortney, J. J.; Marley, M. S.; Barnes, J. W. «Planetary Radii across Five Orders of Magnitude in Mass and Stellar Insolation: Application to Transits» (en anglès). The Astrophysical Journal, 659, núm. 2, 2007, pàg. 1661–1672. arXiv: astro-ph/0612671. Bibcode: 2007ApJ...659.1661F. DOI: 10.1086/512120.
↑Fulton, Benjamin J.; Petigura, Erik A.; Howard, Andrew W.; Isaacson, Howard; Marcy, Geoffrey W.; Cargile, Phillip A.; Hebb, Leslie; Weiss, Lauren M.; Asher Johnson, John; Morton, Timothy D.; Sinukoff, Evan; Crossfield, Ian J. M.; Hirsch, Lea A. «The California-Kepler Survey. III. A Gap in the Radius Distribution of Small Planets» (en anglès). The Astronomical Journal, 154, núm. 3, 2017, pàg. 109. arXiv: 1703.10375. Bibcode: 2017AJ....154..109F. DOI: 10.3847/1538-3881/aa80eb.
↑Borucki, William J.; etal «Characteristics of planetary candidates observed by Kepler, II: Analysis of the first four months of data» (en anglès). The Astrophysical Journal, 736, núm. 1, 2011, pàg. 19. arXiv: 1102.0541. Bibcode: 2011ApJ...736...19B. DOI: 10.1088/0004-637X/736/1/19.
↑Mayor, M.; Pepe, F.; Lovis, C.; Oueloz, D.; Udry, S. «The quest for very low-mass planets». A: M. Livio, K. Sahu, J. Valenti. A Decade of Extrasolar Planets around Normal Stars (en anglès). Cambridge University Press, 2008. ISBN 978-0521897846.
↑Star: Gl 581 (en anglès) [Consulta: 6 desembre 2023].
↑ 38,038,1Borucki, W. J.; Koch, David G.; Basri, Gibor; Batalha, Natalie; Brown, Timothy M.; Bryson, Stephen T.; Caldwell, Douglas; Christensen-Dalsgaard, Jørgen; Cochran, William D.; Devore, Edna; Dunham, Edward W.; Gautier, Thomas N.; Geary, John C.; Gilliland, Ronald; Gould, Alan; Howell, Steve B.; Jenkins, Jon M.; Latham, David W.; Lissauer, Jack J.; Marcy, Geoffrey W.; Rowe, Jason; Sasselov, Dimitar; Boss, Alan; Charbonneau, David; Ciardi, David; Doyle, Laurance; Dupree, Andrea K.; Ford, Eric B.; Fortney, Jonathan; Holman, Matthew J.; 1 «Characteristics of planetary candidates observed by Kepler, II: Analysis of the nom four months of data» (en anglès). The Astrophysical Journal, 736, 1, 2011, pàg. 19. arXiv: 1102.0541. Bibcode: 2011ApJ...736...19B. DOI: 10.1088/0004-637X/736/1/19.
↑Borucki, W. J. «Characteristics of Kepler Planetary Candidates Based on the nom Data Set: The Majority are Found to be Neptune-Size and Smaller» (en anglès). per a l'equip Kepler, 2010. arXiv: 1006.2799. DOI: 10.1088/0004-637X/728/2/117.
↑Pepe, F.; etal «The HARPS search for Earth-like planets in the habitable zone: I – Very low-mass planets around HD20794, HD85512 and HD192310» (en anglès). Astronomy & Astrophysics, 534, 2011, pàg. A58. arXiv: 1108.3447. Bibcode: 2011A&A...534A..58P. DOI: 10.1051/0004-6361/201117055.
↑Kaltenegger, L.; Udry, S.; Pepe, F. A Habitable Planet around HD 85512? (en anglès), 2011.
↑Mayor, M.; etal. The HARPS search for southern extra-solar planets XXXIV. Occurrence, mass distribution and orbital properties of super-Earths and Neptune-mass planets (en anglès), 2011.
↑Rajpaul, V.; Buchhave, L. A.; Aigrain, S. «Pinning down the mass of Kepler-10c: the importance of sampling and model comparison» (en anglès). Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, 471, núm. 1, 2017, pàg. L125–L130. arXiv: 1707.06192. Bibcode: 2017MNRAS.471L.125R. DOI: 10.1093/mnrasl/slx116.
↑Chen, Jingjing; Kipping, David «Probabilistic Forecasting of the Masses and Radii of Other Worlds». The Astrophysical Journal, 834, núm. 1, 2016, pàg. 17. arXiv: 1603.08614. DOI: 10.3847/1538-4357/834/1/17.
