Els animals i les plantes es classifiquen en arbres filogenètics, els minerals, en sistemes cristal·lins; els elements, a la taula periòdica; i les estrelles, al diagrama de Hertzsprung-Russell. Aquests patrons requereixen una explicació però també en suggereixen una. Per això, la teoria de l'evolució, la ciència de la cristal·lografia, la comprensió d'una unió química o la descripció de com brillen les estrelles al llarg de la seva vida han sorgit a partir de la classificació de col·leccions. Ara sembla que està passant una cosa semblant amb els planetes.
Fa un quart de segle només es coneixien nou planetes: els del sistema solar, que van quedar reduïts a vuit quan es va degradar Plutó. A aquests mons propers, però, ara se'ls han unit milers de cossos més que orbiten estrelles diferents del Sol. Molts d'ells han estat descoberts –o se n'ha confirmat l'existència– gràcies al telescopi espacial nord-americà Kepler, llançat el 2009 amb l'objectiu específic de trobar cossos petits potencialment semblants a la Terra, diferents de la plètora de gegants de gas, pesants, semblants a Júpiter, que representaven el gros dels descobriments anteriors.
El 19 de juny Andrew Howard, de l'Institut de Tecnologia de Califòrnia, i els seus col·legues van anunciar el lot més recent de descobriments del Kepler: 219 cossos, deu dels quals tenen aproximadament les dimensions de la Terra i una temperatura de superfície similar, i en els quals, per tant, hi podria haver vida. També van anunciar el resultat d'una anàlisi de tot el trajecte del Kepler, la idea central de la qual és que els planetes petits sembla que es divideixen en dos tipus diferents. A quin tipus pertany cadascun depèn de la seva mida exacta. Però hi ha una marcada discontinuïtat entre el tipus més petit i el més gran, cosa que sembla reflectir la manera com la massa i la composició química interactuen en els núvols arremolinats de gas i pols que formen els vivers planetaris.
Una bretxa considerable
Una de les primeres troballes del Kepler va ser que hi ha una gran quantitat d'objectes intermedis, quant a les dimensions, entre la Terra –el cinquè planeta més gros del sistema solar– i Neptú –el quart més gros–. Com que el diàmetre de Neptú és quatre vegades el de la Terra, la bretxa és considerable.
A l'extrem superior hi ha els anomenats mini-Neptuns. Són majoritàriament gasosos però es creu que tenen un nucli de roca i gel. A l'extrem inferior hi ha objectes rocosos amb una atmosfera petita o inexistent. Aquests són els planetes terrestres més grossos, semblants, quant a la composició, als planetes interiors del sistema solar, i a vegades se'ls coneix com a super-Terres. Però mai no s'ha aclarit si aquests dos tipus se solapen i com és el solapament. Aquesta falta de claredat es deu en part a la manca de mesures precises dels diàmetres dels exoplanetes.
El Kepler, que mesura la caiguda de la llum d'una estrella causada per un planeta que hi passa per davant, no pot determinar les dimensions d'aquell planeta directament. El que fa és mesurar les magnituds relatives del planeta i l'estrella. La mida d'una estrella es dedueix a partir del seu espectre. Les estrelles calentes, amb una brillantor blanca, són grosses i brillants. Les fredes, amb una brillantor vermella, són petites i tènues. Hi ha excepcions –estrelles velles com ara gegants vermells o nans blancs–, però es reconeixen fàcilment.
Que aquesta relació entre lluminositat (i, per tant, dimensions) i temperatura és fonamental per a la naturalesa estel·lar ho van descobrir fa tan sols cent anys Ejnar Hertzsprung i Henry Russell. El seu diagrama, que presenta la relació en un gràfic, és un bon exemple de com un recull de dades ofereix patrons perquè els teòrics hi treballin. Significa, per exemple, que un espectre concret permetrà saber amb precisió la mida d'una estrella i, en conseqüència, si al seu voltant orbita un planeta detectat pel Kepler, el diàmetre del planeta.
Fins fa poc no s'havien analitzat detingudament la majoria d'estrelles sobre les quals el Kepler ha fet aquests descobriments. Això ara ha canviat gràcies als telescopis de l'observatori Keck, a Hawai, que són dels més grossos del món. Amb aquests aparells, el doctor Howard i els seus col·legues han mesurat els espectres i, per tant, les mides de 1.300 d'aquestes estrelles.
Creuant les dades del Keck i del Kepler, es posa de manifest ben clarament la distinció entre els mini-Neptuns i les super-Terres. El diàmetre màxim dels planetes rocosos és 1,75 vegades el de la Terra. Els mini-Neptuns més petits fan el doble de diàmetre que la Terra. La diferència entre tots dos (un 50% de diferència en volum) fa pensar que els cossos de mida intermèdia són inestables.
Passar de super-Terra a mini-Neptú
El doctor Howard i els seus col·legues sospiten que la divergència és causada per la manera com es formen les atmosferes planetàries. Els seus càlculs donen a entendre que el salt de planeta rocós, amb una atmosfera petita o inexistent, a mini-Neptú, amb una atmosfera gran, requereix només un augment d'un 1% de massa planetària, en forma d'hidrogen i heli. Com que aquests elements són els dos més lleugers, donen molt de volum per poc pes. I, com que són els elements més abundants, n'hi ha molta disponibilitat.
Que siguin lleugers, però, vol dir que es perden fàcilment. Això és crucial. El doctor Howard i el seu equip creuen que la manca d'objectes en l'espai entre els planetes rocosos més grossos i els mini-Neptuns més petits és conseqüència del fet que els cossos que ocuparien aquest buit tenen una gravetat insuficient per conservar l'atmosfera. Per contra, la radiació de les seves estrelles matriu els arranca l'atmosfera.
El gran nombre de mini-Neptuns (gairebé tot sistema planetari descobert pel Kepler en té com a mínim un) planteja la pregunta de per què no n'hi ha cap al sistema solar. Això requerirà més investigació, amb uns instruments millors. Per això el 20 de juny l'Agència Especial Europea va anunciar la creació d'un instrument, anomenat PLATO, que pretendrà esbrinar-ho.
El llançament està previst per al 2026. El PLATO buscarà planetes entremig de centenars de milers d'estrelles. El seu principal objectiu és trobar cossos on hi pugui haver vida. Igual que el Kepler, però, afegirà una enorme quantitat de planetes a la col·lecció dels astrònoms i, doncs, a la ciència –en expansió– de la planetologia.