Por: Jesús Hernández

Por: Jesús Hernández
JUSTIFICACION
Estudio de la formación y
evolución de planetas y estrellas
Estamos solos?
Donde estamos?
1 - Búsqueda de Planetas.
Paseo por el
2 - Búsqueda Planetas
Sistema Solar
habitables.
De donde
venimos?
Origen del
Sistema Solar
3 - Búsqueda de vida.
4 - Búsqueda de vida
inteligente (Proyecto SETI)
5 – FOTOGRAFIA DE
PROBABLES
EXTRATERRESTRES.
COMPONENTES PRINCIPALES DE UN
SISTEMA PLANETARIO
ESTRELLA: Es un cuerpo unido gravitacionalmente (=> forma esférica) que radia energía
desde una fuente interna (generalmente por fusión nuclear, algunas veces contracción
gravitacional)
PLANETAS (IAU: 24 de Agosto del 2006): Un cuerpo celeste que orbita alrededor de una
estrella (o sistema estelar) que además: a) posee suficiente masa para que su gravedad
supere la fuerza de cuerpo rígido, es decir se encuentra en equilibrio hidrostático (forma
esférica); b) ha limpiado la vecindad de su orbita de planetésimos (SISTEMA SOLAR:
Mercurio, Venus, La tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno).
Limite superior quema de Deuterio.
Movimiento retrogrado de Jupiter y
Saturno en 11 meses:
Planeta, palabra griega =>
errante
COMPONENTES SECUNDARIOS DE UN SISTEMA
PLANETARIO
PLANETAS ENANOS: concepto asumido en el IAU el 24 de Agosto del 2006 en donde Plutón ya no se
consideraba un planeta del sistema solar. Un cuerpo celeste que orbita alrededor de una estrella (o
sistema estelar) que además: a) posee suficiente masa para que su gravedad supere la fuerza de cuerpo
rígido, es decir se encuentra en equilibrio hidrostático (forma esférica); b) NO ha limpiado la vecindad de
su orbita y c) NO es un satélite de un planeta. (PLUTON, CERES, ERIS, HAUMEA, MAKEMAKE)
SATELITES: Es un objeto sólido que orbita alrededor de un planeta o planeta menor:
Luna=>tierra
Deimos y Fobos => Marte;
Ío, Europa, Ganimedes, Calisto...(66s)=>Jupiter;
Titan, Mimas, Encélados...(62)=> Saturno;
Titania, Oberón, Umbriel, Ariel, Miranda...( 27)=> Urano;
Tritón, Proteo, Nereida..(13)=>Neptuno;
Caronte, Hydra y Nix => Plutón;
Disnomia=>Eris; Namaka y Hi'iaka => Haumea.
ASTEROIDES (Cinturón de Asteroides, Cinturón de Kuiper): Los asteroides son objetos rocosos -metálicos
cuyo tamaño va desde el tamaño de piedritas hasta pocos miles de Km de diámetro.
COMETAS: Los cometas son básicamente bolas de nieve polvorientas que giran alrededor del Sol. Son
una combinación de hielos, tales como agua, dióxido de carbono, amoníaco y metano, mezclado con
polvo. Estos materiales se originaron cuando nuestro sistema Solar se formó. Los cometas tienen un
núcleo de hielo rodeado por una gran nube de gas y polvo (llamada la cabellera).
POLVO ZODIACAL: polvo encontrado en nuestro sistema solar, principalmente entre el Sol y Júpiter. Este
polvo se origina de cometas y de colisiones entre asteroides.
VIENTO SOLAR : La radiación solar empuja partículas solares al espacio
NUBE DE OORT: Reservorio de cometas y asteroides. Probablemente una huella espacial de la formación
del S.S.
TEORIA HELIOCENTRICA
(Copernico)
Periodo sinódico: Es el
tiempo que toma un planeta
para cruzar la esfera celeste.
Planetas interiores es el
tiempo entre dos
conjunciones inferiores.
Planeta externo es el tiempo
entre dos oposiciones.
Periodo sideral: es el
tiempo que toma el planeta
para completar una orbita
alrededor del sol.
1/P = 1/T + 1/S (interior)
1/P = 1/T - 1/S (exterior)
T=año sideral, S=periodo
sinódico, P=periodo sideral
LEYES DE KEPLER
1.- LEY DE ELIPSES: La orbita de los planetas son elipses con el sol en uno de sus focos.
Este es el producto empírico de las leyes de Newton y la gravitación.
a
b
ae
2.- LEY DE AREAS: el radio vector de la
orbita barre áreas iguales en tiempos
iguales. Esto es un producto empírico de
la conservación de momento angular.
3.- LEY ARMONICA: el cuadrado de los
periodos de los planetas (P) son
proporcionales al cubo de su semi-eje
mayor (a). La tercera Ley de Newton y la
conservación del momento lineal lleva a
la interpretación newtoniana de esta ley
Distancia y reláción de Titius-Bode:
Ley o coincidencia
D=0.4+0.3*2
N
Una serie matemática encontrada por los Alemanes Johann Daniel Titius y Johann
Elert Bode. No se ha podido dar una explicación física de esta ley.
D(AU)
0.39
0.72
1.00
1.52
2.77
5.20
9.55
19.22
30.11
39.44
D2
0.4
0.7
1.0
1.6
2.8
5.2
10.0
19.6
38.8
77.2
n
-inf
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Planeta
Mercurio
Venus
Tierra
Marte
Ceres
Jupiter
Saturno
Urano
Neptuno
Pluton
ELEMENTOS DE LA ORBITA
semi-eje mayor (a)
Excentricidad (e)
Afelio
Inclinación entre el plano
orbital y la eclíptica (i)
Nodo
ascendente
Nodo
descendente
Argumento del perihelio (w):
ángulo entre la línea de
perihelio y la línea del nodo
ascendente
Longitud del nodo ascendente
(Omega) Ángulo entre la linea
del nodo ascendente y el
equinoccio vernal
Eclíptica
Perihelio
Equinoccio Vernal
La anomalía media indica la
fracción del periodo
transcurrido a la época
Distancia del perihelio y del
afelio, q=a(1-e); Q=a(1+e)
Periodo el cual esta
Parámetros necesarios para especificar una órbita, utilizando relacionado con a (3ra Ley de
un modelo de dos cuerpos y las leyes de Newton.
Kepler)
ATMOSFERA PLANETARIA
T,R,M
m
Distribución maxwelliana de
velocidades posee un pico en:
Vp=(2kT/m)1/2
Con un rms de:
Helio
CO2
Vrms= (3kT/m)1/2
Por otro lado la velocidad de
escape es:
Para la tierra
11.2km/s
Ve=(2GM/R)1/2 ~Mach 32
Un planeta retiene una
atmósfera de un elemento si:
Ve>Vp+10Vrms
Así un tipo de molécula es
retenida si:
T< GMm/(150kR)
Radiación Termal y Radiación reflejada
INCIDENTE
REFLEJADA + EMITIDA
Objetos del S.S emiten radiación termal siguiendo la Ley de Planck. Pero esta radiación
no es detectable en la región óptica. Estos objetos son visibles en la región óptica (0.40.8 mic) debido a que tienen un componente de radiación solar reflejada.
La componente reflejada no depende de la temperatura del objeto, si no de su
ALBELO. El albelo es el cociente entre flujo de radiación reflejado y en incidente.
UN PASEO POR EL
SISTEMA SOLAR
Mercury ☿
Es el planeta más interno, pequeño y de mayor excentricidad del S.S. Orbita el Sol cada
0.24 yr. Completa 3 rotaciones cada 2 orbitas (resonancia 3:2)
Su brillo varia entre -2.0 a 5.5
El mensajero, dios romano de la elocuencia
magnitudes, su más grande separación
(el equivalente a Hermes en la mitología griega). angular desde el sol es 28.3 grados.
No posee una atmósfera y posee un
gran centro de hierro (42% vs 17% en la
tierra).El manto de 500-700Km consiste
en silicatos. El campo magnético es 1%
en comparación con el terrestre.
Una teoría para explicar el gran núcleo
es la colisión con un planetésimo en el
S.S. joven, el cual despojó las capas
más externas del planeta.
! La densidad es similar a la de la tierra !
427C
Su atmósfera inestable, tenue y casi
inexistente; compuesta por O, H, He,
Na, K.
Las pruebas espaciales Mariner-10
(1974-1975) y Messenger mapean su
superficie(est completo 2011, ext 2013).
BepiColombo (ESA, Agencia Japonesa
-183C
-2015)
Venus
Por su similitud en tamaño (0.95 Rtierra) es llamado el
planeta gemelo, completando una orbita en 0.615yr.
Posee la menor excentricidad y su rotación retrograda
tiene un P=243d. Un año venusiano es igual a 1.92
días solares venusianos.
Diosa romana del amor
460C
Aparte de la luna y del sol es el
objeto más brillante (alcanzando
-4.6 mag). Su mayor elongación es
de 47.8 grados.
Posee la atmósfera más densa
entre los planetas terrestres
(básicamente CO2) y esta cubierta
por nubes reflectivas de ácido
sulfúrico.
Debido al efecto invernadero su
temperatura es sobre 460C y
generalmente isotermal.
Posee un campo magnético muy
débil y pequeño. No se han
detectado placas tectónicas, aunque
existen evidencia de volcanes.
Un gran impacto explica el
movimiento retrogrado
Las pruebas espaciales Venera
(varias), Mariner 1 y 2, Messenger,
Magallanes, han explorado este
planeta. Venus-express aun activo.
Tierra
Es el planeta terrestre más grande. La principal
característica es la presencia de vida. Su inclinación
del eje de rotación con respecto a la eclíptica es
causa de las estaciones. Posee un campo magnético
relativamente alto y una atmósfera basada en oxígeno
Nitrógeno y CO2 principalmente.
La luna es su único satélite, con
un tamaño de menos de 1/3 de
la tierra. La teoría de formación
in situ, o de captura fue
rechazada luego de estudios
químicos de las rocas lunares.
La teoría más factible es la de
colisión de un asteroide con
la tierra, quitándole material del
cual se formó la Luna.
Marte
El planeta rojo (oxido de hierro sobre su
superficie). Completa una orbita en 1.88yr. Su
periodo de rotación es similar al de la tierra, con
una inclinación de 25.2 grados. Se encuentra en
promedio a 78 millones de km desde la tierra ( en
oposición), sin embargo puede tener un
acercamiento de 55.7 millones de km (e.g 2003)
Dios romano de la guerra
-140C
Posee un brillo de hasta -2.9 mag.
Marte posee una atmósfera delgada
(95% CO2, 3% N, 1.6% Ar, y trazas de
O2 y H2O)
Posee capas polares de hielo y la más
grande montaña (M. Olimpo) y cráter
(valle Marineris) del S.S. También posee
evidencia de un gran impacto en el polo
norte, el cual dio a Marte una dicotomía
en su superficie. Aparte de nuestra
tierra, es aun uno de los planetas con
más posibilidad de poseer agua liquida.
Marte no posee campo magnético global
y tiene las más grandes tormentas de
polvo del S.S.
20C
Marte posee 3 naves orbitales (Mars
Odyssey, Mars express and Mars
Reconnaissance) y 2 exploradores en su
superficie (Opportunity and Curiosity).
Spirit quedo atascado al final del 2009,
su ultima comunicación fue en Marzo del
2010
Satélites de Marte
Marte posee dos Lunas pequeñas e irregulares
Phobos y Deimos. Estas pueden ser asteroides
capturados, similar a 5261 Eureka, un asteroide
marciano troyano.
PHOBOS (PANICO)
Descubiertos en 1877 por
Asaph Hall. Nombrado con
personajes de mitología griega.
DEIMOS
(TERROR)
Jupiter
El dios principal de la mitología Romana
.- Júpiter es el planeta más grande del S.S. y el
planeta gaseoso más cercano al sol. Completa su
orbita en 11.86 yr con un periodo de rotación de
9.9horas.
.- Posee <0.001 Msol, pero es 2.5 veces más
masivo que todos los otros planetas juntos. Es el
tercer cuerpo celeste más brillante (-2.8 mag)
.- Júpiter esta principalmente compuesto por
Hidrógeno y Helio y puede tener un núcleo
metálico. Su atmósfera visible esta segregada en
varias bandas. La gran mancha roja es una
tormenta que existe desde al menos el siglo XVII.
.- Posee una poderosa magnetosfera.
.- Jupiter ha sido explorado por varios robots
espaciales: Pionner, Voyager, Galileo, Cassini. La
más reciente prueba fue New Horizont quien usó
la gravedad de Jupiter para ajustar su trayectoria
hacia Pluton (2007). Juno lanzado el 5/08/12,
llegará a Jupiter en el 2016.
.- Júpiter es un escudo protector contra
asteroides, en 1994 fuimos testigos del impacto
del cometa Shoemaker-Levy. En Julio del 2009
ocurrió otro impacto sobre Júpiter. El 3 de junio de
2010 otro impacto de menor proporción.
Satélites de Júpiter
Lunas Galileanas (Comparación con nuestra luna)
Nombre
Diametro Masa
Radio Orbital Periodo Orbital
-km (%)
kg(%)
km (%)
dias(%)
Io
3643 (105) 8.90e22 (120)
421,700 (110)
1.77 (7)
Europa
3122 (90) 4.80e22 (65 )
671,034 (175)
3.55 (13)
Ganymede
5262 (150) 14.8e22 (200)
1,070,412(280)
7.15 (26)
Callisto
4821 (140) 10.8e22 (150)
1,882,709(490)
16.69 (61)
Calisto
Io, Europa, and Ganymede poseen orbitas
en resonancia Laplaciana, en 4 orbitas de
Io, Europa hace 2 orbitas y Ganymedes
completa 1 orbita.
Io posee gran actividad volcánica
Ganymedes
Europa
Io
Jupiter posee más de 66 satelites
descubiertos
Los anillos de Jupiter son de polvo
(Saturno son de hielos). Los anillos
principales son probablemente material
ejectado por los satelites Adrastea y Metis.
Saturno
Dios romano de la agricultura (cronos en Griego)
Posee los anillos más prominentes del
S.S. Completa su orbita en 29.66 yr con
un periodo de rotación de 10.5 horas.
Esta compuesto por hidrógeno con una
pequeña porción de Helio.
Posee un pequeño núcleo de roca y
hielo rodeado por capas de metales
hidrogenados y una capa gaseosa
externa. Los vientos llegan a 1800km/h,
más veloces que los de Júpiter. Posee
un campo magnetico intermedio entre el
de Júpiter y el terrestre.
Posee un vortex polar el cual es la
región más caliente del planeta (-122C)
Las mejores imágenes fueron obtenidas
recientemente por Cassini (misión
extendida hasta el 2017).
Satélites de Saturno
Saturno tiene al menos 63 satélites, siendo
Titan el más grande ( comprende 90% de
la masa alrededor de Saturno incluyendo
sus anillos). Rhea es el segundo satélite
más grande, las otras lunas son más
pequeñas (<50Km). Titan es la única luna
del S.S. que posee una atmósfera
significativa.
Saturno posee el más visible sistema de
anillos. Ellos se extienden entre 6630 y
120700 Km con solo 20 metros de
espesor. Está compuesto de hielo (93%)
y cabonaceus amorfos (7%). Las
partículas que componen el anillo van
desde polvo a bloques del tamaño de
automóviles.
Los anillos pueden ser remanentes de
una luna destruida, o pudiera ser
remanentes de material primigenio.
Urano
Completa una orbita en 84.3 años con un
periodo de rotación de 17.25 horas. Dios
griego padre de cronos (Saturno). Su brillo
varia entre 5.5 y 5.9 mag.
Aunque es visible sin telescopio, no fue
reconocido como planeta hasta Marzo de
1781 cuando William Hershel lo descubrió.
Fue el primer planeta descubierto con
telescopio.
Su atmósfera es la más fría del S.S. (224C) está compuesta principalmente con
hidrógeno y helio, pero a diferencia de
Júpiter y Saturno posee porciones de hielo,
amoniaco, metano, y trazas de
hidrocarburos. Su núcleo esta compuesto
de hielos y roca.
Como los otros planetas gigantes, Urano
tiene anillos, magnetosfera, y numerosas
lunas.
El eje de rotación esta casi alineado con el
equinoccio (COLISION?). Un polo recibe
42 años de luz solar seguido de 42 años
de oscuridad.
La velocidad de los vientos pueden
alcanzar 900km/h.
Satélites de Urano
Urano tiene 27 satélites conocidos. Los principales
son: Miranda, Ariel, Umbriel, Titania y Oberon.
El sistema de satélites de Urano es el menos
masivo entre los gigantes gaseosos, combinando la
masa de los 5 mayores satélites esta seria menor
que la mitad de Tritón ( el satélite más masivo de
Neptuno)
El satélite más grande (Titania con r=788.9 km) es
menor que la mitad de nuestra luna.
Urano tiene un complicado sistema de anillos
compuestos por partículas oscuras variando en
tamaño desde micras a metros. Se conocen 13
anillos, 2 de estos son extremadamente delgados
(pocos km). Desde consideraciones dinámicas el
anillo es joven y no se formó con Urano
Neptuno
Fue descubierto por Urbain Le Verrier, el 23 de Septiembre de
1846. Fue el primer planeta descubierto por predicciones
matemáticas (perturbaciones observadas en Urano). Completa
su orbita en 164.8 años y con rotación de 16.4horas
Dios romano del mar
Neptuno es ligeramente más masivo
que Urano (17 veces la masa de la
tierra). Orbita a una distancia de
30.1 AU
Neptuno es similar en composición
a Urano. Su atmósfera esta
compuesta por Hidrógeno y Helio
con trazos de hidrocarburos y
nitrógeno. También se estima que
posea hielos de agua, metano y
Amoniaco. Las trazas de metano le
da el color azul que lo caracteriza.
Posee turbulencias atmosféricas
con vientos que pueden llegar a
2100 Km/h
Voyager 2, volo cerca del planeta en
Agosto 25 de 1989.
Satélites de Neptuno
Neptuno tiene 13 satélites. El mayor, con
99.5% de la masa alrededor de Neptuno, es
Tritón
A diferencia de los otros satélites del S.S Tritón
tiene orbita retrograda (CAPTURADO?)
La temperatura media es de −235 °C
Neptuno tiene sistemas de anillos, consiste en
hielos con material de silicatos y carburos.
Los 3 anillos son relativamente angostos
Ceres
Diosa romana de la agricultura. Hija de
Saturno. Su magnitud varia entre 6.7 y 9.3.
Ceres. Es el planeta enano más
cercano al sol y el más pequeño.
Descubierto por Giuseppe Piazzi en
1801.
Con un diámetro de 950 Km, es el
cuerpo más masivo del cinturón de
asteroides.
La superficie de Ceres es
probablemente una mezcla de hielos
de agua y minerales hidratados.
Pareciera estar compuesto por un
núcleo de roca rodeado por un manto
de hielo. Pudiera tener agua liquida
debajo de su superficie
En Septiembre del 2007 NASA envio
la prueba espacial Dawn para explorar
Ceres y Vesta. En 2011 orbitará en
Vesta y en 2015 llegara a Ceres
No posee Satélites
Pluton
Dios romano del inframundo. Es el
segundo más grande planeta enano luego
de Eris. Fue descubierto por Clyde
Tombaugh en 1930. Periodo de 249 años
Como otros cuerpos del cinturón de
Kuiper, esta compuesto principalmente
por hielos y rocas
Posee gran excentricidad (D~ 30-49 AU)
y algunas veces está más cerca del sol
que Neptuno.
Posee cuatro lunas, Charon(1978), Nix,
Hydra (2005), P4(2011) y P5(2012)
Aun existe una parte de la comunidad
científica en favor de redefinirlo como
planeta, en vez de planeta enano (IAU
resolution 2006).
Su brillo promedio es de 15.1 mag, pero
puede alcanzar un brillo de 13.6 en el
perihelio.
HAUMEA
Diosa Hawaiana del nacimiento. Descubierto
por Mike Brown en 2005 ( Observatorio
Palomar, US). Fue aceptado como planeta
enano el 17 de Septiembre del 2008 por la IAU. Es un planeta enano del cinturón de
Kuiper. Su masa es 1/3 de la masa de
pluton.
Posee una elongación extrema y única
entre los objetos transneptunianos.
Cálculos sugieren que posee una forma
elipsoidal.
Su elongación, rotación inusualmente
rápida, alta densidad y alto albedo,
sugiere que este objeto pasó por una
gigante colisión.
Posee 2 satélites conocidos: Hiʻiaka and
Namaka, descubiertos en 2005 por
Brown en el Observatorio Keck.
MAKEMAKE
Dios Rapanui de la fertilidad y creador de
la humanidad. Fue descubierto por el
grupo liderado por Michael Brown el 31de
Marzo de 2005. En Junio del 2008, la IAU
lo aceptó como planeta enano.
Es el tercer planeta enano más
grande. Su diametro es ¾ de
Pluton.
Makemake no tiene satelites
conocidos y es uno de los objetos
más fríos del S.S. (−243.2 °C)),
implicando que su superficie este
cubierta por hielos de metano,
etano, y posiblemente Nitrógeno
Posee una magnitud aparente de
alrededor de 16.7.
Eris
Diosa Griega, personificación de conflictos y
discordias. Descubierto en el 2005 en el
Observatorio Palomar por el grupo liderado
por Mike Brown
Es el más grande planeta enano
conocido en el S.S y el noveno
cuerpo más grande orbitando el Sol
(D~2500km). Es 27% más masivo
que Pluton.
Eris tiene una Luna Dysnomia. La
distancia desde sol es 96.7 AU. Con
excepción de algunos cometas es el
objeto más distante del S.S.
Características de los Planetas
Nombre
Semi-eje
mayor
a (AU)
e
inclinac.
(dd:mm)
Periodo
Sideral
(d)
Velocidad
Orbital
(km/s)
Radio
ec.
(Rtie)
Masa
Mtierra
PeriodoRot
ación
(d)
Inclin.
Del eje
de Rot.
Mercurio
0.387
0.206
7:00
87.969
47.87
0.38
0.055
58.65
0.0
Venus
0.723
0.007
3:24
224.701
35.02
0.95
0.815
-243.02
177.3
Tierra
1.000
0.017
0
365.256
29.79
1.00
1.000
1.00
23.5
Marte
1.524
0.093
1:51
1yr321.7
24.13
0.53
0.107
1.03
25.2
Ceres
2.77
0.078
10.6
4yr219.6
17.88
0.075
15.9e-5
0.38
??
Júpiter
5.203
0.048
1:19
11yr314.8
13.07
11.21
317.82
0.41
3.1
Saturno
9.537
0.056
2:30
29yr167.0
9.67
9.45
95.16
0.44
26.7
Urano
19.191
0.046
0:46
84yr7.4
6.84
4.01
14.37
-0.72
97.9
Neptuno
30.069
0.009
1:47
164yr280.3
5.48
3.88
17.15
0.67
29.6
Plutón
39.439
0.246
17:10
247yr249.0
4.75
0.18
0.002
-6.39
119.6
Haumea
43.132
0.195
28.22
283.28yr
4.48
0.09
6.7e-4
0.163
??
MakeMake
45.79
0.159
28.96
309.9yr
4.42
0.06
6.7e-4
0.32
??
Eris
67.67
0.44
44.19
557yr
3.44
0.188
2.76e-3
??
??
SOL
--
--
--
--
--
109.0
3.33e5
25.38
7.25
ASTEROIDES
Asteroides (planetas menores,
planetoides), son cuerpos
pequeños orbitando alrededor del
sol. Ellos son más pequeños que
los planetas pero más grande que
los meteóros.
En Venezuela se han
descubiertos asteroides desde
telescopios instalados en suelo
patrio (Orlando Naranjo, ULA)
Cometas
Cometa es un cuerpo pequeño del S.S que orbita
alrededor del sol. Cuando tiene su proximidad con el
sol, el cuerpo se sublima exhibiendo una coma visible
y algunas veces una cola, efectos observados gracias
a la radiación solar sobre el núcleo del cometa, el cual
es una colección de hielos, polvo y pequeñas rocas.
Los cometas van desde kilometros a decenas de
kilometros y posee su sito de origen en la Nube de
Oort (largo periodo) o en el cinturon de Kuiper (corto
periodo).
En Venezuela existen investigaciones activas para
descubrir y caracterizar cometas y objetos
transneptunianos (Ignacio Ferrín - ULA). Huyá es un
objeto transneptuniado descubierto usando datos del
OAN en 1999.
Jan Hendrik
Oort
Astrónomo
Holandes
1900-1992
Propuesta originalmente por Ernst
Opik (1932), Oort confirmó en 1950
Con una masa de ~Mtierra, alberga
de 1 a 100 billones de cometas.
NUBE DE OPIK-OORT
RESERVORIO DE COMETAS Y ASTEROIDES
LOCALIZADA A 1YR DESDE EL SOL (~6300 AU)
FORMACION DEL SISTEMA SOLAR:
HECHOS IMPORTANTES
1) El sol y el sistema solar se formaron al mismo tiempo hace 4.5 billones de años.
Es posible medir la edad del material planetario mediante los elementos radiactivos:
d=do+P*(e^(l.t)-1)
, donde P decae a d, do es la abundancia inicial y l constante de decaimiento radiactivo.
2) El sistema solar se formó de material nebular frío y no de material nebular
enfriado. Estudios de la composición química, especialmente medidas de Deuterio y Litio.
El deuterio se destruyo en el sol tan pronto como las reacciones termonucleares
comenzaron. El los planetas gigantes el radio D/H2 es relativamente alto. El Litio medido
en meteoritos es comparable al del medio interestelar, en el sol es despreciable.
3) Rasgos de colisiones entre cuerpos celestes, especialmente en las primeras
etapas del S.S.
4) A pesar que el sol tiene 99.8% de la masa total del S.S, retiene solo un 2% del
momento angular (rotación solar relativamente lenta)
5) Observaciones en poblaciones estelares jóvenes confirman que la mayoría de las
estrellas generan un disco protoplanetario durante su formación (viva el Infrarrojo).
TEORIAS DE IMPACTO O FUERZA DE TIDAL
G. Buffon (1745): Un cometa colisionó con el sol=>ejección de material
planetario el cual se condensó ( De donde viene el cometa??)
J. Jeans (1916 y 1926): Flujos de material solar fueron ejectados por el paso
de una estrella cercana (fuerza de tidal). Baja probabilidad que esto ocurra.
Problemas:
El flujo de material solar caliente tiende a dispersarse en vez de condensarse.
No se explica la relación diferencial entre materiales volátiles del sol, de los
gigantes gaseosos y de los cuerpos externos. Estos materiales debieron
consumirse en el sol.
No se observan suficientes colisiones o acercamientos entre estrellas para
explicar la gran fracción de discos protoplanetarios observados en regiones
de formación estelar.
No se explica que el material planetario tenga trazos de la química primigenea
(Deuterio, Litio).
No se explica que el sol y el S.S tenga la misma edad.
TEORIAS DE CAPTURA
Primero se formó el sol y luego capturo material circumesletar para formar
planetas. H. Alfven and Arrhenius: El sol se cruzó con dos nubes
moleculares las cuales dieron origen a los planetas terrestres y jovianos
respectivamente.
PROBLEMAS:
NO SE EXPLICA LA BAJA ROTACION DEL SOL
NO SE EXPLICA PORQUE ESTAN COPLANARES
EXISTE UNA BAJA PROBABILIDAD DE CAPTURA
COLISIONES CONDUCIRIAN A LA DISPERSION DE PARTICULAS.
CONTRADICE QUE LA EDAD DEL SOL Y EL S.S SEA LA MISMA.
TEORIAS NEBULARES
El sistema solar se formó del mismo material que el sol. La nube progenitora se
contrae generando una estructura aplanada la cual se condensó para formar
planetas. Los primeros modelos propuestos por I. Kant (1755) y Laplace (1996)
no explicaban el poco momento angular del sol ni predecía como el material se
condensa para formar planetas.
F. Hoyle propone que el material protoplanetario forma anillos los cuales
transfieren momento angular a través de campos magnéticos. Se forman
partículas de polvo y estas acretan material. Los materiales menos volátiles
permanecen cerca del sol (división planetas terrestres/ planetas jovianos).
Modificaciones adicionales a la teoría de Laplace incluyen viscosidad (Berlage)
y vientos solares (Schatzman) y frenado electromagnético (Hoyle), Esto explica
el poco momento angular del sol.
Los modelos nebulares se pueden dividir en:
Nebulosa Masiva (Cameron). Un disco de 1 Msun, 0.85 es ejectado por vientos
solares en 100000 años, 0.15 forman planetas y otro acreta al sol.
Nebulosa de baja masa: Md=0.01Msun. El material se enfría se acumula en el
plano y forma planetesimos los cuales crecen para formar objetos mayores.
GRACIAS AL AVANCE EN LA TECNOLOGIA INFRARROJA
PODEMOS REALIZAR CENSOS DE ESTRELLAS CON DISCOS
PROTOPLANETARIOS EN POBLACIONES ESTELARES JOVENES.
OBSERVACIONES EN REGIONES ESTELARES
JOVENES FORTALECEN LA TEORIA NEBULAR
Hernandez et al 2007,2008, 2009, 2010
Los discos son muy frecuentes en regiones muy jóvenes
(<2 Myr). Algunos son observados directamente
● La fracción de estrellas con discos protoplanetarios
primordiales decae con la edad.
● Los discos primordiales más viejos poseen menos emisión
en el infrarojo, mostrando que estos discos se asientan como
producto de una condensación de material en el plano medio
del disco
● Existe evidencia de producción de polvo de segunda
generación debido a colisiones numerosas entre objetos
solidos dentro del disco. Esto da una fase denominada discos
de debris (discos de escombros ó discos fósiles).
●
Hernandez et al 2006
OPTICALLY THICK FLARED DISKS
Espaillat et
al
PRETRANSITIONAL
DISKS
TRANSITIONAL
DISKS
EVOLVED DISKS
?
PLANETA
Grains grow and planetesimal bodies
(1000-2000Km) are built
SUMMARY
The timescale for primordial disks dissipation:
5-7 Myr for LMS;
<3Myr for IMS.
DEBRIS DISKS
PLANETARY
SYSTEMS
For IMS, the debris disk
phenomenon start to dominate at 5
Myr and is stronger around 10-15
Myr
Debris disks emission decreases
with age from ~10 Myr to few Gyr
(Rieke et al 2005)
PLANETAS EXTRASOLARES
El filosofo griego Epicurus (341-270 BC) ya afirmaba la existencia de un numero infinito
de mundos. Pero en las ultimas dos décadas fue que se detectaron y confirmaron los
primeros planetas extrasolares.
El honor de confirmar el primer planeta se dió a Michael Mayor y Didier Queloz
(Universidad de Geneva), que en 1995 encontró mediante velocidades radiales un
planeta alrededor de la estrella 51 Pegaso.
Mas temprano existen observaciones no-confirmadas para el momento de planetas
extrasolares. En 1988 Bruce Campbell y colaboradores (Canadienses) sugirieron la
presencia de un planeta en gamma Ceph. Este planeta fue confirmado en el 2003
(Hatzes et al).
Otro posible planeta fue reportado por Aleksander Wolszczan y Dale Frail en 1992
alrededor del pulsar PSR 1257+12. Para ello usaron el método de “Pulsar timing”, en la
cual se observan anomalías en las pulsaciones de radiofrecuencias
Para 29/08/2012 existen 940 planetas en 726 sistemas planetarios de los cuales
146 son multiples + 3548 candidatas (GRACIAS KEPLER)
( ver Extrasolar Planets Encyclopaedia: http://exoplanet.eu/catalog.php
http:http://planetquest.jpl.nasa.gov/)
Microlentes
gravitacionales
Imagen Directa
Eclipses y Tránsitos
Pulsares: Timing
Velocidad Radial
Astrometría
EFECTO DINAMICOS: ASTROMETRIA Y
VELOCIDADES RADIALES: 440 S.P
532 P en 400 S.P.
(93 multiples)
Velocidades Radiales: Se estudia la
posición en lineas espectrales de la
estrella que por efecto doppler deben ser
cíclicas en presencia de un planeta (face
off; resolución espectral)
Astrometría. De igual manera se buscan
movimientos cíclicos en la posición de la
estrella alrededor del baricentro (face-on;
resolución espacial)
Tránsitos y eclipses planetarios
331P en 263 S.P. (44 multiples)
Se registran variaciones de brillo
en el tiempo. En el óptico se
obtiene una disminución de brillo
por el transito del planeta. En el
infrarrojo se obtiene una
disminución de brillo al ser
eclipsado el planeta por la estrella
Micro-lentes gravitacionales
24P en 22 S.P. (2 multiples)
Cuando una estrella distante se alinea
con un objeto masivo (al frente), la luz
se dobla debido a su campo
gravitatorio (Einstein, 1915).
Los campos de gravedad del planeta y
la estrella actúan para aumentar o
focalizar la luz de una estrella distante.
Pulsar timing
15P en 12 S.P. (2 multiples)
Simulación a 10 años
para Jupiter y Marte
Una estrella de neutrón es un remanente de
supernova (ultradensa). Siguiendo su rotación,
ellas emiten ondas de radio regulares e
uniformes. Cualquier anomalía en el tiempo de su
pulso de radio puede ser usado para trazar el
movimiento del pulsar. Un movimiento cíclico
puede ser asociado con un planeta no visible.
IMAGENES DIRECTAS
38P en 35 S.P. (1 multiples)
Beta Pic: Mp=2-5Mj
2M1207 b: Primer planeta
identificado directamente (5Mj)
Folmahaut b (Hubble)
Alrededor de una Debris
disks. Mp=1Mj
Planetas descubiertos a la fecha
Sesgo Observacional
TIERRA JUPITER
La mayoria de
los planetas
detectados son
jupiters calientes
Planetas
masivos
cercanos a la
estrella.
CAZANDO PLANETAS
VERSUS
DETECTANDO DISCOS PROTOPLANETARIOS
La hazaña de detectar un planeta terrestre alrededor de una estrella
brillante se compara a poder distinguir una luciérnaga junto a un
reflector a 5000Km en una noche de niebla
(Michel Mayor). Las tecnologías actuales incluyen sesgos
observacionales (planetas más masivos y más cercanos a la estrella).
Gracias a que la superficie emisora de un disco de gas y polvo
alrededor de una estrella es muchisimo mayor que la emisión
producida por un sistema planetario, podemos detectar fácilmente en
el infrarrojo sistemas planetarios en nacimiento. Sin embargo, estos
sistemas planetarios evolucionan rápidamente a sistemas menos
favorecidos para su detección.
ECUACIÓN DE DRAKE
N = R x fp x ne x fl x fi x fc x L
N: número de civilizaciones que
podrían comunicarse en nuestra
galaxia.
R: el ritmo de formación de estrellas adecuadas
en la galaxia (estrellas por año).
fp: es la fracción de estrellas que tienen
planetas en su órbita.
ne: es el número de esos planetas con zonas
habitables
fl: es la fracción de esos planetas en los que la
vida se ha desarrollado.
fi: es la fracción de esos planetas en los que la
vida inteligente se ha desarrollado.
fc: es la fracción de esos planetas donde la vida
inteligente ha desarrollado una tecnología e
intenta comunicarse.
L: es el lapso de tiempo que una civilización
inteligente y comunicativa puede existir (años)
El Padre de SETI: Frank Drake
Observaciones y modelos
teóricos indican que en
general las estrellas
desarrollan un disco que
evoluciona a un sistema
planetario.
=> fp es muy alto.
BUSCANDO PLANETAS HABITABLES
Efecto
Invernadero
Glaciación
Perpetua
Que tipos de estrellas
Las estrellas
Mayores de 1.5
Masas Solares:
Las estrellas
Mayores de 0.5
Masas Solares:
- Evolucionan muy rápido (vida no
compleja)
- Grandes Vientos Estelares
- Mucha energía UV y Rayos X
(destructora de vida)
- Planetas necesitan estar muy
cerca de la estrella (Resonancia
Gravitatoria, caso Mercurio),
- No hay suficiente flujo UV para
crear capas protectoras (ejemlo
Ozono).
No brinda estabilidad de energía a
una cierta distancia.
ESTRELLAS
BINARIAS
QUE TIPO DE PLANETA
Dificil conservar la atmosfera protectora y
reguladora de temperatura
Geologicamente Muertos. No hay volcanes
ni actividad tectonica, no hay producción de
atmosfera.
Mercurio y Marte (5.5, 10.7 %)
Campos Magneticos debiles o inexistentes
Atmosfera demasiado densas, Si existen
superficies tienen presiones extremas.
Generalmente son turbulentos.
Jupiter, Saturno, Urano,
Neptuno (318, 95, 14 y 17)
Además
campos magneticos,
Orbital casi circular
Ligera inclinación rotacional
NECESITAMOS ESCUDOS
PERO ESTOS ESCUDOS NO DEBEN ESTAR
DEMASIADO CERCA DEL PLANETA (CASO
CINTURON DE ASTEROIDES
Existen 300 mil de millones de estrellas en
la via Lactea (67m^3)
VIDA EN EL UNIVERSO!
EXISTE ALTA PROBABILIDAD QUE EN EL
UNIVERSO EXISTAN NUMEROSOS SISTEMAS
PLANETARIOS CON ZONAS HABITABLES E
INCLUSO CON CONFIGURACIONES
SIMILARES A NUESTRO SISTEMA SOLAR
ADEMAS LA VIDA ES
PERSISTENTE
EXTINCION DE LOS DINOSAURIOS Y
RESURGIMIENTO DE VIDA (65Myr)
EXTREMOFILOS
FOTOGRAFIA DE
EXTRATERRESTRES
PANSPERMIA
FIN DE LA CLASE
FIN DEL CURSO
GRACIAS POR SU
PARTICIPACION
Cuestionar la pertinencia de la ciencia es
similar a cuestionar la pertinencia del
conocimiento humano (JH)