Gigante gaseoso (también llamado planeta Júpiter ) es un término astronómico genérico, inventado por el escritor de ciencia ficción James Blish y ahora de uso común [1] , para describir un gran planeta que no está compuesto principalmente de roca . Los gigantes gaseosos en realidad pueden tener un núcleo rocoso y, de hecho, se sospecha que dicho núcleo es necesario para su formación. Sin embargo, la mayor parte de su masa está presente en forma de gas (o gas comprimido en estado líquido ). A diferencia de los planetas rocosos , los gigantes gaseosos no tienen una superficie bien definida [2] .
El sistema solar presenta cuatro gigantes gaseosos: Júpiter , Saturno , Urano y Neptuno .
Los planetas con una masa superior a 10 masas terrestres suelen definirse como gigantes gaseosos [3] .
Un objeto con una masa superior a 70 veces la de Júpiter (es decir, 0,08 veces la masa del Sol ) tiene tal calor y presión en su interior que puede desencadenar una reacción de fusión nuclear , que transforma el cuerpo celeste en una pequeña estrella [4 ] . También hay objetos de menor masa pero lo suficientemente grandes como para poder desencadenar la fusión de deuterio , pero no se consideran planetas sino enanas marrones . Se ha asumido un límite de 13 masas jovianas más allá del cual un cuerpo ya no se define como un planeta sino como una enana marrón . Este no es un límite con un significado físico preciso, sino una convención adoptada por la Unión Astronómica Internacional , ya que los objetos grandes quemarán la mayor parte de su deuterio y los más pequeños quemarán solo una pequeña parte. La cantidad de deuterio quemado depende no solo de la masa sino también de la composición del planeta, en particular de la cantidad de helio y deuterio presente [5] . La Enciclopedia de planetas extrasolares , por ejemplo, incluye objetos de hasta 25 masas de Júpiter, y el Exoplanet Data Explorer de hasta 24 masas de Júpiter.
Júpiter y Saturno están formados principalmente por hidrógeno y helio, y la mayor parte de su masa está formada por hidrógeno líquido o metálico , posiblemente con un núcleo rocoso o formado por níquel y hierro [2] . La capa exterior está formada por hidrógeno molecular, que rodea una capa de hidrógeno metálico líquido, con un núcleo fundido probablemente rocoso y, en el caso de Júpiter, de12 000 km de diámetro. Las capas más externas de la atmósfera de hidrógeno se caracterizan por nubes visibles generalmente compuestas de agua y amoníaco. En el interior, el hidrógeno se llama "metálico" porque la gran presión lo transforma en un conductor eléctrico [6] .
La composición de los demás gigantes gaseosos es similar, pero Urano y Neptuno contienen mucho menos hidrógeno y mayores cantidades de agua, amoníaco y metano , por lo que también se les ha definido como gigantes de hielo [7] . Aunque la composición interna no se conoce bien, también pueden estar presentes rocas y gases, pero en mucha menor medida.
Dado que se pensó plausible que el metano pudiera disociarse a las altísimas presiones alcanzadas en las profundidades de los dos planetas y que el carbono pudiera cristalizar directamente allí como un diamante , algunos astrónomos creyeron que los núcleos de Urano y Neptuno estaban compuestos de diamantes; sin embargo, investigaciones posteriores han descartado esta posibilidad [8] [9] . En las capas inferiores, el hidrógeno líquido dentro de los gigantes gaseosos está tan comprimido que se vuelve de naturaleza metálica. El hidrógeno metálico es estable solo a presiones tan enormes [10] .
Debido a las técnicas disponibles, muchos de los exoplanetas conocidos poseen masas comparables y, a menudo, mucho mayores que las de Júpiter, y sobre esta base se ha sugerido que pueden ser gigantes gaseosos. Sin embargo, se desconoce su composición y estructura; muchos de estos planetas orbitan muy cerca de su estrella madre , como los llamados Júpiter calientes , y es un tema de debate si las capas de gas que muestran Júpiter y Saturno pueden sobrevivir a temperaturas similares y a la fuerza del viento solar . 11] [12] .
Aunque las palabras "gas" y "gigante" a menudo se combinan, los planetas formados principalmente por hidrógeno pueden ser más pequeños que los gigantes gaseosos conocidos del Sistema Solar. Sin embargo, los planetas gaseosos menos masivos perderán masa atmosférica más rápidamente que los planetas más grandes o más alejados de su estrella [13] .
El exoplaneta más pequeño conocido como probable "planeta gaseoso" es Kepler-138c , que tiene la misma masa que la Tierra pero es un 60% más grande y, en consecuencia, tiene una densidad más baja. Esto sugiere que está envuelto en una gruesa capa de gas compuesta de hidrógeno y helio [14] .