Júpiter es el planeta más grande del sistema solar. En términos de masa, Júpiter empequeñece a los demás planetas. Si tuvieras que juntar todos los demás planetas en una sola masa, Júpiter todavía sería 2,5 veces más masivo. Es difícil subestimar lo enorme que es Júpiter. Pero como hemos descubierto miles de exoplanetas en las últimas décadas, plantea una pregunta interesante sobre cómo se compara Júpiter. Dicho de otra manera, ¿Qué tan grande puede ser un planeta? La respuesta es más sutil de lo que piensas.

La respuesta simple es que un planeta grande es algo demasiado pequeño para ser una estrella. La definición habitual de una estrella es que debe ser lo suficientemente grande como para fusionar hidrógeno en helio en su núcleo. Una estrella de secuencia principal es aquella en la que el calor y la presión generados por la fusión se equilibran con el peso gravitacional de la estrella.

Las estrellas están compuestas principalmente de hidrógeno y helio, y es seguro asumir que los planetas más grandes tendrían una composición similar. El sol está compuesto de aproximadamente un 75 por ciento de hidrógeno y un 24 por ciento de helio. el otro 1 por ciento son elementos más pesados. Júpiter es aproximadamente un 71 por ciento de hidrógeno, 24 por ciento de helio, y 5 por ciento otros. Así que imaginemos que cualquier planeta grande tiene tres partes de hidrógeno por una parte de helio.

Mientras no haya fusión, un planeta grande estará en un estado de equilibrio hidrostático. Eso significa que el peso de todo ese gas que intenta colapsar sobre sí mismo se equilibra con la presión del gas que no quiere ser exprimido. Cuanta más masa tengas, cuanto más se aprieta el interior, y cuanto más caliente se pone. Con suficiente masa, el interior se calienta lo suficiente como para que el hidrógeno comience a fusionarse en helio. Esa masa crítica es de unos 80 júpiter. Cualquier cosa con más masa que eso debe ser una estrella.

Pero ese no es el mejor límite superior porque hay objetos en el universo conocidos como enanas marrones. Estos objetos tienen forma de estrella porque no están en equilibrio hidrostático. Sus interiores generan calor como una estrella, e incluso pueden fusionar hidrógeno en deuterio, simplemente no helio. Por otra parte, las enanas marrones más pequeñas tienen frescura, superficies nubladas, y parecería un planeta. El límite inferior de masa de una enana marrón es de aproximadamente 13 masas de Júpiter.

En términos de masa, 13 La masa de Júpiter es un buen límite superior. Pero cuando se trata de planetas grandes, los más masivos no son en realidad los de mayor tamaño.

A diferencia de los sólidos, que no se comprimen mucho bajo presión, los gases pueden comprimirse significativamente. Entonces, a medida que agrega masa a un planeta gaseoso, su volumen no aumenta en la misma cantidad. Por ejemplo, Júpiter tiene tres veces la masa de Saturno, pero es menos de un 20 por ciento más grande en volumen. Volviendo a nuestro modelo de equilibrio hidrostático, los planetas más masivos son en realidad más pequeños que Júpiter.

Hace unos años, Jingjing Chen y David Kipping observaron cómo el tamaño de los planetas puede variar según su masa. Descubrieron que hay un punto de transición entre los mundos de tipo Neptuno donde más masa tiende a aumentar su tamaño y los mundos de tipo Júpiter donde más masa tiende a comprimir más el gas. Ese punto crítico es aproximadamente la mitad de la masa de Júpiter, por lo que los planetas más grandes deberían tener alrededor de esa masa. Esto concuerda con la observación. El exoplaneta confirmado más grande es WASP-17b. Tiene aproximadamente el doble del tamaño de Júpiter, pero solo tiene el 49 por ciento de la masa de Júpiter.

Por supuesto, hay otros factores que entran en juego, como composición y temperatura. Los exoplanetas más grandes conocidos tienden a ser Júpiter calientes que orbitan cerca de su estrella. Esto significa que son mucho más cálidos y menos densos que un planeta joviano frío como Júpiter. Júpiter también tiene un núcleo rocoso denso, lo que significa que es más pequeño de lo que sería si estuviera hecho solo de hidrógeno y helio.

Pero incluso teniendo en cuenta estos factores, Los planetas jovianos son claramente los planetas más grandes y masivos que pueden existir. Júpiter no es el planeta más grande del universo, pero es uno de los gigantes.