Formación de Estrellas y Planetas
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- Lucía Lara Lucero
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1 Formación de Estrellas y Planetas Dra. Mercedes Gómez OBSERVATORIO ASTRONÓMICO DE CORDOBA Diciembre de 2007
2 Formación Estelar y Planetaria: Etapas de un mismo proceso?
3 Desde las Nubes Moleculares hasta los Planetas 25 Log Densidad (cm -3 ) Núcleo Disco Estrella Tierra 1 Nube Log Tamaño (pc)
4 Planetas en Estrellas de Todas las Masas 0 o C = o K
5 Nubes Moleculares
6 Nubes Moleculares. Oscuras
7 Nubes Moleculares: Orion
8 Espectro Electromagnético Infrarrojo cercano 1 5 μm Infrarrojo medio 5 30 μm Infrarrojo lejano μm 1 μm = Å
9 Opacidad de la Atmósfera Terrestre Ventana óptica-infrarroja Ventana de radio
10 SPITZER
11 Esquema de Formación Estelar y Planetaria
12 Formación Estelar
13 Formación Planetaria
14 Formación Planetaria
15 Jets Estelares
16 Jets Estelares
17 Jets Estelares
18 Jets Estelares
19 Discos Protoplanetarios
20 Discos Protoplanetarios
21 Discos Protoplanetarios
22 Formación Planetaria
23 ``Gap en los Discos Circunestelares Proto-planeta gigante? Koerner et al. (1998)
24 Fomalhaut: Disco Circunestelar Estrella T ef = 8720 K d = 7.7pc V = 1.16 Disco R in = 133UA Ancho = 25UA E-D = 15.3UA Kalas et al. (2005)
25 β Pictoris T ef = 8200 K V= 3.8 Dist. = 19 pc
26 Epsilon Eridanis Estrella T ef ef = 5116 K Mseni a Planeta interno 1.55 ±0.24 M Jup 3.39 ±0.36 UA Planeta externo 0.1 M Jup 40 UA d = 3.2 pc V = 3.73 Greaves et al. (2005) P e 6.9 años ± años 0.3 Tamaño de la órbita de Plutón
27 Morfología de Discos de Circunestelares
28 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)
29 El cinturón de Kuiper del Sistema Solar y la Luz Zodiacal
30 Cinturones de Kuiper en otras estrellas Meyer et al. (2004) Estrella con anillo de polvo
31 HD Distancia 12.6 pc Cinturones de Kuiper en otras Estrellas V 5.95 T ef 5385(±20) K Beichman et al. (2006)
32 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)
33 Velocidades radiales de alta precisión: Efecto Doppler Desplazamiento Doppler de la estrella Espectro de calibración Planeta no visible
34 ``Hot Jupiter 51 Peg Distancia Estrella 14.7 pc Mseni a P e V 5.49 T ef 5793(±70) K Planeta 0.468(±0.007) M Jup UA (± ) días 0 Mayor & Queloz (1995) a 1 pc = 3.26 años luz M Jup = 318 M Tierra a Mercurio = 0.39 UA
35 T > 1000 K difícilmente puedan albergar algún tipo de vida 0 o C = o K
36 HD 14926b T > 2000 o C Tres veces más caliente que Venus
37 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
38 Júpiter + Saturno Precisión standard 3 m/s Planeta Masa Período Semi-eje VR [M Tierra ] [años] [UA] [m/s] Mercurio Tierra Júpiter Saturno Neptuno UA = Km
39 Estrella 47 Uma Distancia 14.0 pc 47 Uma 47 Uma V 5.1 T ef 5892(±70) K Planetas Buther & Marcy (1996), Fischer et al. (2002) Mseni 2.6(±0.13) M Jup 1.34(±0.22) M Jup a 2.11(±0.04) UA 7.73( ±0.58) UA P (±1.8) días 2594(±90) días e 0.049(±0.014) 0.00(±0.12) Sistema Solar Relación de masas y períodos orbitales similares a los de Júpiter-Saturno
40 Tránsitos Planetarios Intensidad Tiempo
41 Tránsitos de Júpiter y de la Tierra Júpiter ~1% Tierra ~0.01%
42 HD Distancia 47 pc V 7.65 T ef Estrella 5942 K Planeta Osiris 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 Charbonneau et al. (2000), ρ Saturno = 0.70 g/cm 3 Henry et al. (2000)
43 Técnica de Velocidades Radiales: 255 planetas, 25 sistemas planetarios múltiples Tránsitos Planetarios: 34 planetas Semi-eje Mayor [UA]
44 Migración planetaria: Los ``Hot Jupiter no se formaron ``in-situs
45 Sistemas Planetarios Múltiples Semi-eje Mayor [UA] Hoy son 25 los sistemas múltiples
46 Gl 581 Distancia 6.26 pc V T ef 3470 K Planetas Msini 17.2 M T 5 M T 7 M T a AU AU 0.25 AU P días días 83.6 días e Super-Tierra T ef_sol = 5770 K Planeta en la zona habitable Udry et al. (2007)
47 Zona de Habitabilidad Presencia de Agua Líquida en la superficie del planeta
48 55 Cnc Distancia 13.4 pc V 5.95 T ef 5243±93 K 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 ef_sol = 5770 K
49 55 Cnc Quinto Planeta en la zona habitable de 55 Cnc
50 Algunas de las estrellas con planetas son visibles a simple vista
51 Tau Boo (V = 4.5) 70 Vir (V = 5.0)
52 Metalicidad de las Estrellas con Exoplanetas Hipótesis Primordial Acrección En promedio las estrellas que albergan planetas extrasolares son más ricas en metales que aquellas que no están asociadas con planetas detectados por la técnica Doppler. Santos et al. (2004)
53 Las estrellas son miles de millones de veces de veces más más brillantes brillantes Imagen directa?
54 escondidos en el fulgor del planeta que los planetas
55 como esta luciérnaga
56 El brillo de un estrella de tipo solar oculta al planeta El menor brillo de una estrella de baja masas posibilita la detección del planeta M enana marrón 25 M Jup M planeta ~ 5 M Jup b enana / b planeta 100 Chauvin et al. (2004)
57 Dos Soles en el Cielo: Estrellas Binarias con Exoplanetas Efecto de selección contra los sistemas binarios Sistemas simples que resultaron ser binarios Actualmente hay alrededor de 35 sistemas binarios visuales con planetas Representan ~20% de las estrellas con planetas extrasolares Desidera & Barbieri (2007) La Guerra de las Galaxias Luke Skywalker y el planeta Tatoonie
58 Confirmación de los sistemas binarios Ejemplo: GJ 3021 Objeto Distancia μ α cos(δ) μ δ GJ pc ±0.55mas/año ±0.45mas/año GJ 3021B 368±68mas/año -48±68mas/año R 1.8±5.9mas/año -24.9±6.1mas/año Se toman imágenes con una dada diferencia de tiempo. Comparando imágenes pueden distinguirse compañeras de estrellas de fondo. Se miden los movimientos propios para confirmar que se trata de un par físico. Mugrauer et al. (2007)
59 Confirmación de los sistemas binarios Movimientos propios típicos de una estrella con planetas extrasolares: 55 Cnc ~ 0.5 /año Instrumentación SOFI+NTT Cámara infrarroja (1-3μm) (La silla, Chile) Telescopio de 3.55m Seeing promedio Buen seeing 0.6 /pixel /pixel Óptica adaptativa Gemini + NIRI + Altair (Hawaii) /pixel Telescopio de 8m Cámara infrarroja VLT + CONICA + NACO Sistema de óptica adaptativa (Paranal, Chile) /pixel
60 Sistemas binarios Estrella secundaria Estrella primaria Planeta orbita la componente primaria, en general similar al Sol Planeta Compañera estrella, más fría que el Sol
61 Discos en sistemas binarios
62 Sistemas triples Estrella primaria con el planeta Compañero sistema binario Eggenberger et al. (2003), Mugrauer et al. (2007) Nombre d (pc) T P (K) Masa (M Sol ) Masas componente B (M Sol ) Separación proyectada (UA) HD , HD , HD B , HD B , HD ,
63 La mayoría de los planetas conocidos son demasiados fríos o calientes para albergar vida Demasido caliente! Temperatura adecuada Demasiado frío! Muchos de ellos tienes órbitas muy elípticas y están muy cerca de su estrella central
64 Los planetas descubiertos son similares a Júpiter Lo que encontramos Lo que buscamos Júpiter es 11 veces más grade que la Tierra y su masa es más de 300 veces mayor
65 La búsqueda de los planeta tipo Tierra Keck Interferometer Large Binocular Telescope Interferometer Kepler Spitzer Space Telescope desde tierra y el espacio Space Interferometry Mission Terrestrial Planet Finder 19
66 Misión Kepler (USA) Fecha de lanzamiento Junio 2008 Misión óptica ( μm) Tránsitos Planetarios Planetas de tipo Tierra
67 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.
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69 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 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.
70 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)
71 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 extra-solares (diámetro efectivo de 100 m). Modo coronográfico. ``Anulamiento Interferométrico.
72 Espectroscopía de Planetas Extra-solares Condiciones físicas en las atmósferas de los planetas
73 Coronógrafo
74 Anulamiento Interferométrico Imagen Oscuridad Luz
75 Los planetas se forman con las estrellas y acompañan la vida de las mismas Dos caras de la misma moneda
76 En la Galaxia hay Millones de Estrellas. El Sol es una de ellas. Sabemos que el Sol posee un planeta tipo ``Tierra. Cuántas otras ``Tierras hay en nuestra Galaxia?
77 Muchas Gracias!
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