El Origen de los Planetas y de las Estrellas

Transcripción

1 El Origen de los Planetas y de las Estrellas Formación de Estrellas y Planetas 5 de Setiembre de 2008 Dra. Mercedes Gómez Feria del Libro Academia de Ciencias

2 Formación Estelar y Planetaria: Etapas de un mismo proceso?

3 Desde las Nubes Moleculares hasta los Planetas 25 Log Densidad (p cm -3 ) Nube Núcleo Disco Log Tamaño (pc) Estrella Tierra

4 Nubes Moleculares

5 Nubes Moleculares. Oscuras

6 Nubes Moleculares: Orion

7 Morfología de discos proto-planetarios: Método indirecto de detección de planetas? Formación de Planetas en Discos de Estrellas Jóvenes

8 Formación de planetas en discos proto-planetarios

9 Formación de planetesimales, asteroides y cometas

10 El Sistema Solar R Sol = km R Jup = km R Tierra = 6378 km

11 Planetas gaseosos Júpiter Saturno Mercurio Urano Planetas rocosos Venus Tierra Marte Neptuno

12 Cómo son los planetas fuera del Sistema Solar?

13 El Sol en La Vía Láctea

14 En la Galaxia hay Millones de Estrellas. El Sol es una de ellas. Sabemos que el Sol posee un planeta tipo ``Tierra.

15 Cuántas otras ``Tierras hay en nuestra Galaxia? 2

16 Distancias a las cinco estrellas más próximas Nombre Proxima Centauri α y β Centauri Distancia [año luz] Distancia [km] Barnard Wolf Lalandi Velocidad de la luz = km/seg

17

18 Las estrellas son miles de millones de veces de veces más más brillantes brillantes Imagen directa?

19 que los planetas escondidos en el fulgor de la estrella

20 como esta luciérnaga

21 Sol Tierra

22 Planetas en otras estrellas Métodos indirectos de decteción

23 Medición de Velocidades Radiales de Alta Precisión Efecto Doppler El cambio de ``color o de longitud de onda de la radiación es muy sutil ( 10-4 Å o cm)

24 Efecto Doppler

25 Velocidades radiales de alta precisión: Efecto Doppler Desplazamiento Doppler de la estrella Espectro de calibración Planeta no visible

26 Júpiter + Saturno Planeta Masa Período Semi-eje VR [M Tierra ] [años] [UA] [m/s] Mercurio Tierra Júpiter Saturno Neptuno UA = km Precisión standard 3 m/s Precisión standard 3 m/s Prescisión optimista 0.5 m/s

27 ``Hot Jupiter 51 Peg Distancia V 5.49 T 5500 o ef C T ef Estrella 48 años luz Mseni a P e 0.468(±0.007) M Jup UA (± ) días 0 Planeta M Jup = 318 M Tierra a Mercurio = 0.39 UA 1 UA = km

28 T > 700 o C difícilmente puedan albergar algún tipo de vida

29 HD 14926b T > 2000 ooc Tres veces más caliente que Venus

30 El planeta pierde masa a razón de toneladas por segundo

31 El planeta pierde masa

32 Tránsitos Planetarios La estrellas es eclipsada por el planeta

33 Tránsitos Planetarios Intensidad Tiempo

34 Tránsitos de Júpiter y de la Tierra Júpiter ~1% Tierra ~0.01%

35 Distancia 47 pc V 7.65 T ef Estrella 5942 K Planeta M 0.69±0.05 M jup a AU P ± días e 0.07 R 1.40 ±0.17 R Jup ρ 0.31 ± 0.07 g/cm 3 i 86.1 o ± 1.6 o HD ρ Saturno = 0.70 g/cm 3 Charbonneau et al. (2000), Henry et al. (2000)

36 Migración planetaria: Los ``Hot Jupiter no se formaron ``in-situ

37 Técnica de Velocidades Radiales: 292 planetas, 29 sistemas planetarios múltiples Tránsitos Planetarios: 52 planetas Semi-eje Mayor [UA]

38 Sistemas Planetarios Múltiples Semi-eje Mayor [UA] Hoy son 29 los sistemas múltiples

39 55 Cnc Distancia 44 años luz V 5.95 T 5000 C Compañera binaria Enana Marrón o Estrella de Muy Baja Masa a 1000 UA de distancia Mseni M T 53.7 M T M T 10.8 M T 45.8 M T a UA 0.24 UA 5.77 UA UA UA e P 14.6 días 44.3 días 5218 días 2.8 días 260 días M Nep = 17 M T T Sol =5500 C

40 55 Cnc Quinto Planeta en la zona habitable de 55 Cnc

41 Zona de Habitabilidad Presencia de Agua Líquida en la superficie del planeta

42 Sistemas binarios Estrella secundaria Estrella primaria Planeta orbita la componente primaria, en general similar al Sol Planeta Compañera estrella, más fría que el Sol

43 Sistemas triples Estrella primaria con el planeta Compañero sistema bina

44 Discos de Circunetelares La morfología de algunos de los discos sugiere β Pictoris (1-2μm) AU Mic (1-2μm) Presencia de planeta/s HD (0.5μm) Fomalhaut (0.5μm) HD HD (0.5μm) ε Eridani (450 y 850μm)

45 ``Agujeros en los Discos Circunestelares

46 Fomalhaut: Disco Circunestelar Estrella T ef = 8450 o C d = 2.4 años luz V = 1.16 Disco R in = 133UA Ancho = 25UA E-D = 15.3UA Kalas et al. (2005)

47 El cinturón de Kuiper del Sistema Solar y la Luz Zodiacal

48 Cinturones de Kuiper en otras estrellas Meyer et al. (2004) Estrella con anillo de polvo

49 HD Distancia 40 años luz Cinturones de Kuiper en otras Estrellas V 5.95 T 5100 o ef C Beichman et al. (2006)

50 HD Planetas Planeta en zona habitable Mseni 10.2 M Tierra 11.8 M Tierra 18.1 M Tierra Radio del cinturón = UA a UA UA UA Masa del cinturón = 1000 M Kuiper P días días 193 días e Lovis et al. (2006)

51 Sol Estrella de Baja M Sol Masa = 1000 M Jup M > 80 M Jup Enana Marrón 15 M Jup < M < 80 M Jup Planetas M < 15 M Jup

52 Enanas Marrones M enana marrón 25 M Jup M planeta ~ 5 M Jup b enana / b planeta 100 Chauvin et al. (2004)

53 PLANEMOS Planetary Mass Objects Free Floating Planets Planetas Libres PLANEMO

54 Los planetas comunes orbitan alrededor de un ``FUSOR o Sol Los PLANEMOS no orbitan alrededor de ningún Sol

55 Los PLANEMOS son planetas ``libres que no orbitan alrededor de ningún ``FUSOR

56 Planetas libres en σ Orionis

57 Función Inicial de Masa

58 La mayoría de los planetas conocidos son demasiados fríos o calientes para albergar vida Demasiado caliente! Temperatura adecuada Demasiado frío! Muchos de ellos tienes órbitas muy elípticas o están muy cerca de su estrella central

59 Los planetas descubiertos son similares a Júpiter Lo que buscamos Lo que encontramos Júpiter es 11 veces más grade que la Tierra y su masa es más de 300 veces mayor

60 Planeta rocoso en la zona de habitabilidad de su estrella Búsqueda de planetas de tipo Tierra

61 La búsqueda de los planetas tipo Tierra Keck Interferometer Large Binocular Telescope Interferometer Kepler Spitzer Space Telescope desde tierra y el espacio Space Interferometry Mission Terrestrial Planet Finder 19

62 Misión Kepler (USA) Fecha de lanzamiento Febrero 2009 Misión óptica ( μm) Tránsitos Planetarios Planetas de tipo Tierra

63 Kepler: Algunas Características Telescopio = 95 cm. CCD con un campo de 105 grados cuadrados. Monitoreo de 100,000 estrellas. 4 mediciones por objeto. Duración de la Misión = 4 años Mide 4 Tránsitos de un Planeta tipo Tierra a 1 UA de su Sol. Rango dinámico V = 9 15 mag. Precisión V = 12 ± mag. Eclipse de Tierra Δm = mag con una duración de 2 a 16 hs. Eclipse: Repetitivos y Δm = CTE.

64 Campos de KEPLER

65 Tránsitos Para que un tránsito ocurra la inclinación orbital debe ser cercana a 90 o ; tag i > a/r * donde a es el semieje del planeta y R * el radio de la estrella. Por ejemplo para un planeta con 1R Jup, orbitando a 0.1 UA, i debe estar entre 87.3 o y 90 o. Para orientaciones al azar P(i --90 o ) = cos i. Sólo el 4.7% de los ``Hot Jupiter tendrán tránsitos. Sólo el 5% de las estrellas de tipo solar tienen ``Hot Jupiter x ~ Sólo ~ 2 en 1000 estrellas tendrán tránsitos. Para detectar tránsitos es necesario observar varios miles de estrellas.

66 DARWIN (ESA) TPF Terrestrial Planet Finder (NASA) ``Proyecto Búsqueda en el infrarrojo medio de Planetas tipo Tierra en estrellas cercanas Infrarrojo medio (5-20 μm)

67 Darwin/TPF : Algunas Características 4 o 5 naves con 3 o 4 telescopios de 3-4 m en n-1 naves y una nave central. Imágenes de alta resolución y espectroscopía de planetas extrasolares. Modo coronográfico.

68 Espectroscopía de Planetas Extra-solares Condiciones físicas en las atmósferas de los planetas

69 Coronógrafo

70 Coronógrafo

71 Conclusiones En la Galaxia existen muchos tipos de sistemas planetarios. Es único nuestro Sistemas Solar o por el contrario existen otros como el nuestro? El desafío de los próximos años será justamente tratar de colocar a Nuestro Sistema Solar en ``contexto. Es decir, responder fehacientemente la pregunta Cuántos sistemas planetarios como el nuestro existen en la Galaxia?

72 Muchas Gracias!