Dos estrellas enanas ponen en duda el proceso de formación de los planetas


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  • Los discos de gas de muchas estrellas se desvanecen y permiten la formación de planetas en 5 o 10 millones de años, pero en dos enanas rojas detectadas, estos discos son aún más antiguos
nasa Imagen de la formación de un sistema planetario en el centro de una galaxia en desarrollo captada por el telescopio Hubble

nasa | Imagen de la formación de un sistema planetario en el centro de una galaxia en desarrollo captada por el telescopio Hubble

Un equipo de astrónomos de la Universidad Nacional Australiana (ANU) y de la de Nueva Gales del Sur (UNSW) han descubierto por casualidad los discos de gas y polvo cósmico de dos estrellas enanas rojas cercanas relativamente al Sistema Solar, a unos 380 millones de años luz de distancia, en la asociación estelar Escorpio- Centauro, y que podrían revelar pistas sobre la formación de los planetas. Este estudio ha sido publicado en la revista mensual «Notices of the Royal Astronomical Journal».

Estos cinturones se forman en torno a las estrellas jóvenes y se van desvaneciendo a medida que se forman los planetas. Hasta ahora, los científicos creían que estos discos estelares desaparecían aproximadamente a los cinco millones de años, dando paso a planetas que tardan varios millones de años más en solidificarse por completo.

El descubrimiento de los científicos australianos puede suponer que haya planetas que disponen de más tiempo para formarse, lo que arroja nuevas posibilidades de investigación.

Como ha explicado para EFE, el jefe de la investigación, el astrónomo Simon Murphy (Universidad Nacional Australiana, ANU) «todos los planetas nacen en las órbitas de los discos ‘circunestelares’ de gas y polvo, que tienen un tiempo de vida típico de menos de cinco millones de años».

Formación de planetas

Los planetas rocosos creados de la acumulación de pequeños cuerpos se forman en unos diez millones de años, a medida que los discos se disipan, aunque planetas gigantes de gas como Júpiter o Saturno se demoran unos millones de años más.

Según Murphy, el hallazgo de los discos alrededor de las estrellas enanas de 15 millones de años «supone una evidencia convincente de que los discos alrededor de las estrellas con masas menores que las del Sol pueden durar más de lo que se pensaba».

Este descubrimiento pone a prueba las actuales teorías sobre la formación de los planetas porque sugiere, en opinión del astrónomo que «se dispone de más tiempo para que se formen los planetas alrededor de esas estrellas y más tiempo para que los planetas migren alrededor del disco (de gas y polvo cósmico)».

Telescopio WISE

Los autores del estudio no observaron directamente los cinturones de gas y polvo cósmico, sino a través de una especie de destello inusual detectado por el potente telescopio WISE, de la NASA, en el espectro infrarrojo de las estrellas. Pero la relativa cercanía de las dos estrellas enanas rojas a las que circunvalan ha abierto la posibilidad de poder observar directamente los discos e incluso la formación de un planeta a través de telescopios especializados.

El coautor de este estudio, Warrick Lawson, de la Universidad de Nueva Gales del Sur, ha destacado en un comunicado que esas estrellas enanas, que también podrían albergar ya planetas, despertarán el interés de muchos astrónomos. En este sentido, ha agregado que «la mayoría de estos objetos están en el cielo meridional y por ello los telescopios del hemisferio sur son los mejores, incluyendo aquellos operados por la ANU y en toda Australia».

Escorpio – Centauro

La asociación estelar Escorpio-Centauro, que cubre un 10% del cielo meridional, se estudia profusamente desde Australia y Chile, que con el radiotelescopio ALMA consiguió las mejores imágenes conseguidas hasta ahora de la formación de un planeta en torno a una estrella infante.

Australia ha realizado varios trabajos de gran relevancia en el campo de las astronomía, como la recepción en julio pasado de las primeras imágenes de Plutónen el Complejo del Espacio Profundo Tidbinbilla, a las afueras de Camberra. Además, un equipo de investigadores internacionales, entre ellos australianos, midieron la energía generada por más de 200.000 galaxias y descubrieron que el Universo está muriéndose lentamente.

Astrónomos del país oceánico también tienen en su agenda la medición del movimiento de millones de galaxias para elaborar el mayor mapa de materia oscura del Universo.

Miles de millones de planetas en zona habitable, solo en nuestra galaxia


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  • Nuevos cálculos implican la existencia potencial de mucha agua y, lo más importante, de mucha vida
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Archivo Investigadores han calculado cuál es la probabilidad de que las estrellas de nuestra galaxia tengan planetas

 Hasta ahora, los astrónomos han descubierto ya miles de exoplanetas en nuestra galaxia, la Vía Láctea. Mundos lejanos que giran alrededor de otras estrellas y muchos de los cuales, además, forman parte de sistemas planetarios que recuerdan a nuestro Sistema Solar. La sonda Kepler, especialmente diseñada para esta búsqueda, es el instrumento que más planetas extrasolares ha descubierto hasta ahora. Y ha sido precisamente utilizando sus datos como un grupo de investigadores de la Universidad Nacional de Australia y el Instituto Niels Bohr, en Copenhague, ha calculado cuál es la probabilidad de que las estrellas de nuestra galaxia tengan planetas en la zona habitable, esto es, a la distancia precisa de ellas para permitir que exista agua líquida en sus superficies.

Los resultados han sido sorprendentes. De hecho, los cálculos muestran que miles de millones de estrellas de nuestra galaxia pueden tener entre uno y tres planetas en sus zonas habitables, lo que implica la existencia potencial de mucha agua y, lo más importante, de mucha vida. El esperanzador estudio se publica hoy en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Gracias a los instrumentos del Kepler los astrónomos han descubierto ya cerca de mil planetas alrededor de estrellas de nuestra galaxia y trabajan ahora para confirmar otros tres mil potenciales. Muchas estrellas cuentan con sistemas que contienen entre dos y seis planetas, aunque podría ser que hubiera más fuera del alcance de los instrumentos de la sonda Kepler, que está mejor equipada para buscar mundos grandes y que estén relativamente cerca de sus soles.

Pero los mundos que orbitan muy cerca de sus estrellas suelen ser demasiado calientes para la vida. Por eso, los investigadores han tratado de averiguar si también podría haber mundos algo más lejos de esos soles, en sus zonas habitables, donde el agua y la vida son teóricamente posibles. Para conseguirlo, los autores del estudio han llevado a cabo una serie de cálculos basados en una nueva versión de un método que tiene ya 250 años de antigüedad y que se conoce como la Ley de Titus-Bode.

Una ley planetaria

Formulada alrededor del año 1770, esta ley permitió calcular la posición exacta de Urano mucho antes de que fuera descubierto. La Ley de Titus-Bode afirma que existe una relación entre los periodos orbitales de los distintos planetas de nuestro sistema solar. Así, la relación entre el periodo orbital del primer y segundo planeta es la misma que existe entre el segundo y el tercero, que entre el tercero y el cuarto y así sucesivamente. Por eso, si sabemos cuánto tardan algunos de los planetas en completar una órbita alrededor de su estrella, es posible calcular cuánto tardarían otros planetas que aún no conocemos en hacer lo mismo, lo que nos permitiría calcular su posición.

“Decidimos usar este método para calcular las posiciones potenciales de planetas en 151 sistemas en los que Kepler ya había encontrado entre tres y seis mundos -explica Steffen Kjaer Jacobsen, del Instituto Niels Bohr-. En 124 de los sistemas planetarios, la Ley de Titus-Bode logró fijar la posición de los planetas. Usando el mismo método, intentamos predecir dónde podría haber más planetas algo más externos en esos sistemas solares. Pero sólo hicimos los cálculos para planetas cuya existencia pudiera después ser confirmada con los instrumentos del propio Kepler”.

En 27 de los 151 sistemas planetarios analizados, los planetas observados no se ajustaban, a primera vista, a la Ley de Titus-Bode. Por lo que los investigadores intentaron encajar los planetas en el “patrón” en el que los planetas deberían ubicarse. Luego añadieron los planetas aparentemente “perdidos” entre los que ya eran conocidos y añadieron, por último, un planeta adicional en cada sistema, más allá del mundo más lejano conocido. De este modo, lograron predecir un total de 228 planetas en los 151 sistemas planetarios.

“Hicimos entonces una lista prioritaria con 77 planetas de 40 sistemas planetarios -explica Jacobsen-. Los que tenían más posibilidades de ser vistos por Kepler. Y animamos a otros investigadores a buscar esos mundos. Si los encuentran, sería un indicativo de que el método se sostiene”.

Los planetas más cercanos a sus estrellas están demasiado calientes como para tener agua y vida. Y los más alejados tampoco sirven por todo lo contrario: son demasiado fríos. Pero entre estos extremos está la zona habitable, donde el agua y la vida son teóricamente posibles. Por supuesto, la zona habitable varía de estrella a estrella, y depende de lo grande y brillante que ésta sea.

Por eso, los investigadores calcularon el posible número de planetas en las zonas habitables basándose en esos mundos “extra”, que habían añadido a los 151 sistemas planetarios estudiados siguiendo la Ley de Titus-Bode. Y el resultado fue de entre uno y tres planetas en la zona habitable para cada uno de los sistemas.

Sólidos y con agua líquida

Más allá de los 151 sistemas planetarios analizados, los científicos se fijaron también en otros 31 sistemas en los que ya se ha descubierto algún planeta en las zonas habitables o en los que bastaba con añadir un solo mundo extra para llevar a cabo los cálculos.

“En estos 31 sistemas planetarios -asegura Jacobsen- nuestros cálculos mostraron que tienen una media de dos mundos dentro de la zona habitable. Según las estadísticas y las indicaciones que tenemos, un buen porcentaje de esos planetas serían sólidos, con agua líquida y con posibilidades de albergar vida”.

Si extrapolamos estos resultados al resto de nuestra galaxia, significaría que sólo aquí, en la Vía Láctea, podría haber miles de millones de estrellas con planetas en la zona privilegiada para la vida. Jacobsen asegura que lo que pretende ahora es animar a otros investigadores para que rebusquen en los datos de Kepler y comprueben si los planetas predichos por él y su equipo existen realmente y se encuentran en las posiciones calculadas.

Cuatro soles para un planeta


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  • Astrónomos descubren a 136 años luz un nuevo mundo en un sistema con cuatro estrellas
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Karen Teramura, UH IfA El sistema descubierto en Aries tiene cuatro soles

Investigadores del Observatorio Palomar en San Diego, California (EE.UU.), han descubierto a 136 años luz de distancia de la Tierra, en la constelación de Aries, un gigantesco planeta extrasolar que pertenece a un sistema con cuatro estrellas, el segundo de este tipo que se conoce. Si uno pudiera visitar ese lejano mundo vería que en su cielo brillan cuatro pequeños soles y otras dos estrellas tan luminosas que incluso podrían observarse a la luz del día.

El descubrimiento fue posible gracias a dos nuevas tecnologías de adaptación óptica que compensan los efectos borrosos de la atmósfera de la Tierra: el sistema robótico de óptica adaptativa Robo-AO, desarrollado por el Instituto de Astronomía de Manoa en la Universidad de Hawái, y el sistema de óptica adaptativa extrema-PALM 3000, desarrollado por un equipo de Caltech y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL).

El nuevo planeta gaseoso es enorme, tiene 10 veces la masa de Júpiter y orbita a su estrella primaria cada 335 días. El nuevo estudio, publicado en la revista Astronomical Journal, eleva el número de estrellas conocidas en el sistema, llamado 30 Ari, de tres a cuatro. El hallazgo sugiere que los planetas en sistemas estelares cuádruples podrían ser menos raros de lo que se pensaba.

«Alrededor de un 4% de las estrellas de tipo solar se encuentran en sistemas cuádruples, lo que ha aumentado a partir de estimaciones previas, porque las técnicas de observación están mejorando constantemente», afirma Andrei Tokovinin, del Observatorio Interamericano de Cerro Tololo en Chile y coautor del estudio.

La cuarta estrella recién descubierta, cuya distancia al planeta es 23 veces la que existe entre el Sol y la Tierra, no parece haber afectado a la órbita del planeta. La razón exacta es incierta, por lo que el equipo está planeando nuevas observaciones para comprender mejor la órbita de esa estrella y sus complicadas dinámicas familiares.

Si fuera posible ver el cielo de este mundo, las cuatro estrellas se verían como pequeños soles y otras dos estrellas, muy brillantes, serían visibles a la luz del día. Si pudiéramos utilizar un telescopio suficientemente grande, nos daríamos cuenta de que una de esas estrellas brillantes es en realidad un sistema binario de dos astros que orbitan entre sí.

Como Tatooine

En los últimos años, se han encontrado docenas de sistemas planetarios con dos o tres estrellas anfitrionas, incluidas las que tienen puestas gemelas que recuerdan al mundo de ficción de Star Wars Tatooine. Encontrar planetas con varias estrellas ha dejado de ser una gran sorpresa, teniendo en cuenta que las estrellas binarias son más comunes en nuestra galaxia, la Vía Láctea, que las individuales, como el Sol.

El autor principal del estudio, Lewis Roberts, del JPL, y su equipo quieren entender los efectos que varias estrellas pueden tener en los planetas jóvenes en desarrollo. La evidencia sugiere que los compañeros estelares pueden influir en el destino de los planetas cambiando sus órbitas e incluso provocando que algunos sean más masivos.

Los planetas tipo «Júpiter caliente», que giran alrededor de sus estrellas en apenas unos días, por ejemplo, podrían ser suavemente empujados más cerca de su estrella principal de la mano gravitacional de una estrella compañera. «Este resultado refuerza la conexión entre los sistemas estelares múltiples y planetas masivos», explica Roberts.

El laboratorio donde ‘nacen’ los planetas


El Mundo

  • Un experimento en California trata de averiguar las condiciones especiales que se dieron en la evolución de los planetas
  • Pretenden resolver el misterio de la vida en la Tierra. ¿Surgió en el planeta o vino a bordo de cometas y asteroides?

Recreación artística de la formación de planetas.

El proceso de formación del Sistema Solar fue extremadamente largo y violento. Algunas teorías recientes sugieren que el Sol y la ‘nebulosa solar’ surgieron de los restos de supernovas cercanas, creando un disco protoplanetario en el que nacerían los planetas por medio de numerosas colisiones que duraron millones de años. Así, los planetas terrestres se formaron con altos puntos de fundición de silicatos y metales, mientras, el resto de protoplanetas, alejados del cinturón de asteroides y del calor, pudieron absorber más compuestos volátiles de hielo e hidrógeno, creando gigantes gaseosos y de hielo.

Estos procesos de formación planetaria son los que está reproduciendo un equipo de científicos en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), de la Universidad Berkeley en California, utilizando un láser impulsado por compresión, con el que recrean las violentas condiciones que se producen en el interior en el nacimiento de planetas similares a la Tierra, documentando las propiedades de los materiales que determinaron los procesos de formación y evolución de los planetas.

No se trata de reproducir un Sistema Solar en miniatura, sino que, según ha detallado a EL MUNDO Marius Millot, investigador principal de este experimento publicado este viernes en la revista Science, utilizan “uno de los láseres más potentes del mundo” dirigiéndolo hacia una muestra milimétrica de policristales y monocristales de stishovita, una forma de sílice de alta densidad (SiO2), induciendo sobre ella “un pulso muy corto, de una milmillonésima de segundo”. De esta forma, “la enorme expulsión de energía crea un plasma que envía una onda de compresión por ‘efecto cohete’ a nuestra muestra, generando una onda de choque que comprime y calienta los cristales a medida que se desplaza”.

Después, los científicos monitorizan la onda de choque mientras se mueve a través de la muestra, como una bola de nieve bajando una montaña, “con diagnósticos ópticos ultra-rápidos, para deducir las propiedades del sílice sometido a las altas presiones y temperaturas que existen en las profundidades de los planetas y durante los violentos eventos de su historia, como el gran impacto que creó la Luna”, concluye el físico.

El director del Observatorio Astronómico Nacional (IGN), Rafael Bachiller, reconoce los beneficios que este estudio tendría para la astrofísica. En su opinión, “las medidas en laboratorio del comportamiento de los materiales bajo las enormes presiones que reinan en los núcleos de los planetas son de sumo interés para comprender su formación, estructura y evolución interna“.

La clave para determinar estas características, según explica Millot, “es saber cuánto tiempo se mantienen sólidos sus materiales antes de fundirse por la presión, y ahora podemos medirlo en el laboratorio”, celebra. Gracias a este método, pudieron saber que la fusión del sílice se produce a 5 millones de atmósferas (500 GPa), una presión comparable a la presión entre el núcleo y el manto de una súper-Tierra, es decir, un planeta 5 veces mayor que nuestra Tierra, como Urano y Neptuno.

Los planetas rocosos podrían poseer desde hace muchos años profundos océanos de magma (roca fundida)

En combinación con anteriores mediciones sobre otros óxidos y sobre el hierro, los datos de esta investigación indican que los silicatos del manto y el núcleo de metal tienen temperaturas de fusión comparables por encima de 300-500 GPa, lo que sugiere que los grandes planetas rocosos podrían poseer desde hace muchos años profundos océanos de magma, en el que se pueden formar los campos magnéticos planetarios. Además, según señala Millot, “nuestra investigación sugiere que el sílice está probablemente en estado sólido en el interior de los núcleos de Neptuno, Urano, Saturno y Júpiter, lo que establece nuevas restricciones en los futuros modelos mejorados para la estructura y evolución de estos planetas”.

Sin embargo, Bachiller advierte que, aunque las simulaciones en laboratorio de procesos astrofísicos ganan en realismo cada día, siempre hay que tener cuidado con las analogías que se realizan en física, pues los sistemas astrofísicos son extremadamente complejos, ya que en ellos coexisten numerosos fenómenos físicos y químicos. Por ejemplo, en el interior de los planetas encontramos convección, turbulencia, inestabilidades de diferentes tipos, fenómenos magnéticos, y un largo etcétera. Esto es algo imposible de reproducir en un laboratorio“.

Stishovita sintética

Conseguir policristales y monocristales de stishovita no es nada fácil para los científicos, pues usualmente sólo se encuentran en pequeñas cantidades cerca de cráteres formados por impactos de meteoritos. Las muestras naturales, por lo tanto, son demasiado pequeñas y demasiado valiosas para utilizarlas en un experimento de este tipo. “¡Nuestro método es destructivo!“, bromea Millot. Con lo cual, sólo podrían utilizar cristales creados artificialmente.

Así, los avances de Millot no habrían sido posibles sin la labor de la científica Natalia Dobrovinskaia y su equipo de la Universidad de Bayreuth en Alemania, pues según asegura el físico estadounidense, “son las únicas personas en el mundo capaces de sintetizar este tipo de cristales para nuestro estudio”.

Para fabricarlos, utilizan una gran prensa, del tamaño de una habitación, con la que comprimen unos milímetros cúbicos de cuarzo a 130.000 atmósferas (14 GPa), sometiéndolos a miles de grados, hasta alcanzar las condiciones de temperatura y presión en la que la stishovita tiene su fase más estable del sílice. De forma más simple, Millot explica que en nuestras casas “hacemos lo mismo al crear cubos de hielo, poniéndolos en el congelador hasta que las temperaturas alcanzan condiciones bajo cero, que son en las que se alcanza la fase más estable del agua: el hielo”.

Los investigadores pretenden averiguar incógnitas como el origen de la vida en la Tierra. ¿Surgió en el planeta o se sembró en cometas y asteroides?

La stishovita es mucho más densa que el cuarzo o el sílice fundido, por lo que se mantiene más fría bajo compresión, característica que permitió a los investigadores medir la temperatura de fusión a una presión mucho mayor. Según explica Millot, la compresión dinámica de los materiales planetarios es algo muy importante para el éxito de la investigación, pues “en las profundidades del interior de los planetas, el hidrógeno es un fluido metálico, el helio puede comportarse como una lluvia, la sílice fluida es un metal y el agua puede estar en forma super-iónica”.

Estos comportamientos exóticos son los que Millot intenta responder con sus experimentos. “¿Por qué hay una gran cantidad de agua en la Tierra? ¿De dónde viene la vida? ¿Surgió en la Tierra o se sembró en cometas y asteroides?. Para este físico, el nacimiento y la evolución del Sistema Solar “sigue siendo un misterio”.

La violenta formación del Sistema Solar

Según una teoría reciente de la Universidad de Arizona, el Sol pudo haber surgido dentro del alcance de algunas supernovas cercanas, por lo que la onda de choque de estos agresivos fenómenos pudo haber desencadenado la formación de nuestra estrella al haber colapsado las regiones de sobre-densidad en la nebulosa circundante, conocida como ‘nebulosa protosolar’. Al colapso de esta nebulosa, el material de su interior se iría condensando a medida que giraba más y más rápido.
Entonces, los átomos colisionarían liberando energía en forma de calor que se iría acumulando en el centro de la masa. Cuando la gravedad, la presión del gas, los campos magnéticos y la rotación actuaron en ella, la nebulosa en contracción empezaría a allanar, creando un disco protoplanetario en el que el Sol terminaría de formarse. La estrella estaría rodeada por una nube de gas y polvo, la ‘nebulosa solar’, donde se formarían los ‘planetesimales’, cuerpos de 5 km de tamaño que irían creciendo por acreción, colisionando con granos de polvo que irían haciéndolos cada vez más grandes durante millones de años. Formados principalmente por componentes con altos puntos de fundición, como los silicatos y metales, estos cuerpos rocosos finalmente se convirtieron en planetas terrestres.
Mientras, Júpiter, con sus efectos gravitacionales, hacía imposible que se unieran objetos protoplanetarios presentes, dejando detrás el cinturón de asteroides. Además, al sobrepasar la línea de congelación donde más compuestos volátiles de hielo pudieron permanecer sólidos, Júpiter y Saturno juntaron más material que los planetas terrestres, convirtiéndose en gigantes gaseosos, mientras que Urano y Neptuno capturaron menos material, evolucionando como gigantes de hielo, con núcleos hechos por compuestos de hidrógeno.

La NASA anuncia el descubrimiento de cinco nuevos planetas rocosos


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  • Estos planetas son entre un 10% y hasta un 80% más grandes que la Tierra

La NASA anuncia el descubrimiento de cinco nuevos planetas rocosos

afp | La nave espacial Kepler ha descubierto cinco nuevos planetas rocosos

La nave espacial Kepler ha hallado cinco nuevos planetas rocosos entre una serie de mundos que también han sido encontrados recientemente por la prolífica sonda de la NASA. La agencia espacial estadounidense ha explicado, durante la reunión de la Sociedad Astronómica Americana, que los planetas varían en tamaño, desde un 10% hasta un 80% más grandes que la Tierra.

Para llevar a cabo este hallazgo y obtener datos de los planetas, se han realizado observaciones de seguimiento con mediciones Doppler de las estrellas anfitrionas de los pleanetas.

El equipo midió la oscilación del reflejo de la estrella anfitriona causada por el tirón gravitacional que, sobre ella, ejerce el planeta en órbita. Esta observación revela la masa del planeta: cuanto mayor es la masa del planeta mayor es la atracción gravitatoria y, por tanto, mayor será el tambaleo.

«Esta maravillosa avalancha de información sobre planetas nos habla de su estructura de núcleo y su envoltura», ha señalado uno de los autores del trabajo, Geoff Marcy. “Ahora nos enfrentamos a preguntas desalentadoras acerca de cómo se forman estos mundos y por qué el Sistema Solar está desprovisto de algunos de los elementos más comunes en la galaxia”, ha apuntado.

Así, ha destacado que de dos de los nuevos mundos rocosos, denominados Kepler-99b y Kepler-406b, ya se sabe que son un 40 por ciento más grande en tamaño que la Tierra y que tienen una densidad similar al plomo. Ambos orbitan su estrella en menos de cinco y tres días, respectivamente, por lo que, según los investigadores, son demasiado calientes para sostener la vida tal y como se conoce.

En este sentido, ha explicado que las mediciones de densidad dictan la composición química posible de los planetas extraños. De este modo, saben que los más pequeños tienen un núcleo rocoso y que las proporciones de hidrógeno o helio, entre otros componentes, varían dramáticamente. La NASA espera ahora, ‘armada’ con esta información, poder convertir la fracción de estrellas que albergan planetas tamaños en la fracción de estrellas que albergan planetas rocosos. “Y eso es un paso más cerca de encontrar un entorno habitable más allá del Sistema Solar”, ha concluido Marcy.