La clasificación Sudarsky de exoplanetas es un sistema para clasificar la apariencia de exoplanetas gigantes según la temperatura de sus capas externas. La presentación de un exoplaneta a un observador externo se basa en un modelo teórico del comportamiento de la atmósfera de un gigante gaseoso [1] y datos sobre su composición química. También se tienen en cuenta el albedo y los espectros de reflexión conocidos de los exoplanetas gigantes .
En el marco de esta clasificación, los gigantes gaseosos se dividen en cinco clases según el grado de calentamiento y se indican con números romanos. El sistema fue propuesto por David Sudarsky (con coautores de la Universidad de Arizona ) en Albedo and Reflection Spectra of Extrasolar Giant Planets [2] y se desarrolló aún más en Theoretical Spectra and Atmospheres of Extrasolar Giant Planets . [3]
Muchas propiedades de los exoplanetas son poco conocidas, como la composición química de sus atmósferas. La razón de esto es la imposibilidad de la observación directa de exoplanetas, la mayoría de ellos se estudian indirectamente. Y solo unos pocos pueden ser estudiados por análisis espectral , en el momento del tránsito frente a su estrella.
La analogía con los gigantes gaseosos del sistema solar está lejos de ser adecuada para todos los exoplanetas gigantes, ya que la mayoría de los exoplanetas conocidos no se parecen a Júpiter o Saturno, y pertenecen principalmente a la clase de “ Júpiter caliente ”. Como se señaló anteriormente, las propiedades de algunos exoplanetas se han estudiado directamente a través de su paso (tránsito) contra el fondo del disco de una estrella. [4] El examen de uno de esos planetas, HD 189733 b , ha demostrado que es azul. con un albedo superior a 0,14. [5] La mayoría de los planetas de tránsito descubiertos también son Júpiter calientes.
En el Sistema Solar, Júpiter y Saturno son ambos de clase I, según la clasificación de Sudarsky. La clasificación de Sudarsky no cubre los planetas helados (como Urano o Neptuno , que tienen 14 y 17 masas terrestres, respectivamente), " súper- Tierras " y otros planetas rocosos (ejemplos de los cuales son la Tierra y OGLE-2005-BLG-390L b , que tiene 5,5 masas terrestres).
En esta clase, los planetas están dominados por nubes de amoníaco y estos planetas se encuentran en las regiones exteriores de su sistema estelar. La condición para la existencia de esta clase de planetas es una temperatura por debajo de -120 °C. El albedo calculado para una clase I alrededor de una estrella análoga solar es 0,57. Esto es notablemente más alto que el albedo de Júpiter o Saturno (0,343 [6] y 0,342 [7] respectivamente ). La diferencia se debe a la presencia de ciertas sustancias en las atmósferas de los gigantes gaseosos del sistema solar, como los compuestos de fósforo , que no se tienen en cuenta en los cálculos.
Las temperaturas de formación de los planetas de esta clase de planetas dependen de la presencia de una estrella débil ( enana roja ), o de una gran distancia de la estrella. Al girar alrededor del Sol, la distancia a la estrella debe ser de al menos 5 UA para que el planeta gigante pueda entrar en esta clase. Si la masa del planeta es lo suficientemente grande, puede calentarse por sí solo y, por lo tanto, pasar a otra clase.
En 2000, no se conocían otros planetas de clase I además de Júpiter y Saturno. Más recientemente, se han descubierto exoplanetas que pueden encajar en la clase I. Estos son 47 Ursa Major c , Mu Altar e , HD 154345 b y muchos otros.
Dado que la temperatura de los gigantes gaseosos de clase 2 es demasiado alta para la formación de nubes de amoníaco, contienen predominantemente nubes de agua. La temperatura de estos planetas debería estar alrededor de -20°C o menos. Las nubes de agua reflejan muy bien la luz y el albedo de un gigante de agua puede superar los 0,81. Las nubes de estos planetas son en muchos aspectos similares a las de la Tierra, pero además, hay una gran cantidad de hidrógeno y metano en la atmósfera de los planetas , lo que distingue en gran medida la atmósfera de los planetas de la de la Tierra. Los planetas de este tipo son gigantes gaseosos ubicados aproximadamente o un poco más lejos que la órbita terrestre. En el sistema solar, un gigante de agua tendría que estar ubicado a una distancia de aproximadamente un poco más de 1,2 UA. del sol _ No existen planetas de este tipo en el Sistema Solar, y entre los exoplanetas de clase II se encuentran 47 Ursa Major b y Upsilon Andromeda d (sin embargo, este último se encuentra en perihelio a una distancia de la estrella correspondiente a la clase III). El planeta HD 28185 b también pertenece a esta clase , ya que la órbita de este planeta se encuentra en el centro de la "zona de vida" . [ocho]
Los planetas con temperaturas superficiales que oscilan entre 80 °C y aproximadamente 530 °C carecen de cobertura de nubes porque hace demasiado calor para que se formen nubes de agua y simplemente no hay nada para que se formen nubes. [3] La apariencia de estos planetas es azul-azul, sin rasgos distintivos, similar a Urano o Neptuno . El color azul se debe a la presencia de metano y dispersión de Rayleigh en la atmósfera de estos planetas.
Los planetas tienen un albedo relativamente pequeño , alrededor de 0,12. En el sistema solar, un gigante gaseoso de este tipo debería estar ubicado aproximadamente en el lugar de Mercurio .
En la zona de temperatura superior de clase III aparecen en la atmósfera del planeta delgadas nubes cirros (por encima de los 430 °C) de cloruros y sulfatos . [3] Actualmente se considera que un representante típico de este tipo es 79 Kita b . Probablemente los planetas de esta clase sean Gliese 876 by Upsilon Andromedae c .
Cuando la temperatura del gigante gaseoso supera los 630 °C, el dióxido de carbono (en lugar del metano) se convierte en el gas dominante en la atmósfera. Además del dióxido de carbono, la atmósfera de estos planetas se compone en gran parte de vapores de metales alcalinos, que se evaporan a tales temperaturas, lo que conduce a la presencia de sus fuertes líneas espectrales en la atmósfera. No hay muchas nubes en este tipo de atmósfera, y se componen principalmente de vapor de hierro y silicatos, aunque esto no afecta notablemente a las líneas espectrales. El albedo de estos planetas es muy bajo, alrededor de 0,03. El poseedor del récord es el exoplaneta TrES-2 b , el albedo de este exoplaneta es inferior al uno por ciento y, según el modelo más probable, es solo del 0,04% (a modo de comparación, el albedo del hollín es del 1%). [9] Se explica por la fuerte absorción de luz por parte de los metales alcalinos en la atmósfera. El color de los planetas es gris con un ligero toque de rosa, ya que la temperatura del planeta es lo suficientemente alta como para que brille. . Los planetas de esta clase están muy cerca de sus luminarias y, por regla general, pertenecen a los Júpiteres calientes ; entonces, para el Sol, el gigante gaseoso debería estar mucho más cerca del Sol que Mercurio (a una distancia de alrededor de 0,1 UA). Un representante típico de los planetas de esta clase es 55 Cáncer b . [3] También en la clase IV hay muchos Júpiter calientes conocidos, como HD 209458 b (Osiris), y otro planeta conocido de esta clase es HD 189733 A b (el primer planeta para el que se hizo un mapa de temperatura superficial). El límite superior de temperatura para los planetas de esta clase es de unos mil grados centígrados. [10] [11]
Gigantes gaseosos muy calientes, cuya temperatura supera los 1100 °C, o planetas menos masivos y menos densos a temperaturas ligeramente inferiores. Los planetas de esta clase tienen nubes sólidas que consisten en vapor de hierro y silicatos. Debido a la presencia de tales nubes, el albedo de los planetas es bastante alto y es de 0,55. La clase V incluye los conocidos Júpiter calientes de período corto. Dichos planetas están tan cerca de sus estrellas que no solo reflejan intensamente la luz de la estrella, sino que también brillan de color rojo anaranjado. Dichos planetas se pueden encontrar con telescopios terrestres y, en teoría, podrían observarse visualmente si la estrella que contiene dicho planeta tiene un brillo aparente inferior a +4,5 m. Sin embargo, en la práctica, los planetas no serán visibles, ya que su luz será suprimida por el brillo de la estrella madre. [12] El color de tales planetas es gris verdoso. Se conocen bastantes planetas de esta clase, ya que son más fáciles de detectar. En el sistema solar, un planeta de esta clase tendría que estar a una distancia de unas 0,04 UA. del sol. El planeta más conocido (y el primero descubierto en estrellas ordinarias "normales") de esta clase es 51 Pegasus b . [3]