Clasificación de planetas por densidad

En nuestro sistema solar, la densidad de los principales planetas varía de 0,7 g/cm3 (Saturno) a 5,5 g/cm3 (Tierra).

Para los exoplanetas, la densidad varía de muy baja (0,03 g/cm3 para Kepler-51x) a muy alta (77,7 g/cm3 para Kepler-131c, datos según NASA Exoplanet Archive ).

Sabemos que los cuerpos con baja densidad están compuestos por gas y otros son planetas rocosos. Wikipedia proporciona algunas aproximaciones al respecto.

¿Existe alguna clasificación detallada de los cuerpos planetarios por densidad? Una clasificación que diría, por ejemplo, que la densidad por debajo de 1,5 g/cm3 corresponde a un planeta gaseoso; entre 1,5 y 3 son heladas; entre 3 y 8 son rocosos; por encima de 8 g/cm3 son aún más rocosos, etc...

¿Tendría sentido tal clasificación?

Si existe, ¿cuáles son los límites numéricos para los diferentes tipos de cuerpos?

Respuestas (1)

No existe un mapeo 1:1 entre la densidad y la composición/estructura. Tienes que mirar modelos planetarios detallados. Por ejemplo, algunos Júpiter calientes son extremadamente densos ( 10 gramos/cm 3 ) pero sin duda son gigantes gaseosos. Los orígenes de esta diversidad son la fuente de mucha especulación y teoría, pero ciertamente están dentro de los dominios de la física conocida.

Un ejemplo de las dificultades se puede extraer de este diagrama de Lissauer et al. (2014) que muestra el plano de radio de masa para planetas pequeños junto con los lugares geométricos de modelos para varias composiciones. También se dibujan líneas de densidad constante en el diagrama, pero observe que un planeta de una composición dada puede tener un rango de densidades dependiendo de su masa.

Relación de radio de masa de exoplanetas

La situación parece aún más extraña con los planetas gigantes. En términos generales, los planetas gigantes más masivos son más densos, como se esperaba de la teoría básica de los gases degenerados, pero los objetos de una masa determinada pueden tener casi un orden de magnitud en densidad. A continuación se muestra una trama que hice de exoplanets.org. Es casi seguro que el cambio en la naturaleza de la relación alrededor de 0,1 masas de Júpiter marca la transición de gigantes gaseosos a gigantes de hielo y otros planetas de tipo rocoso, pero tenga en cuenta que los gigantes gaseosos pueden ser tan densos como los planetas más pequeños. es decir, una clasificación basada solo en la densidad no funcionaría, pero la masa y la densidad dan más pistas.

Relación de masa de densidad planetaria