Cuántos planetas hay alrededor del Sol?

Transcripción

1 Cuántos planetas hay alrededor del Sol?

2 Temario Historia del Descubrimiento de los Planetas Origen y Evolución del Sistema Solar La Definición de Planeta adoptada por la UAI Quiénes son los Enanos del Sistema Solar?

3 Historia del Descubrimiento de los Planetas

4 Los planetas de la Antigüedad (visibles a simple vista) Mercurio Venus Marte Júpiter Saturno + Tierra Visibles solamente al atardecer o amanecer La alineación planetaria de Mayo 2002

5 La ley de Titius-Bode Ley empírica 1766 Titius 1772 Bode a = x 2 n a semieje mayor n índice del planeta Planeta n Ley Titius- Bode Semieje Mayor Mercurio Venus Tierra Marte ? Júpiter Saturno Ley empírica sin base física

6 Urano: Primer descubrimiento telescópico William Herschel (Nacido en Alemania pero trabajando en Inglaterra) 13 Marzo de 1781 Recibió por su descubrimiento una pensión de 200 libras al año y el título de Caballero. Distancia media al Sol: 19 UA

7 El descubrimiento de Ceres (1) 1 Enero de 1801 por el monje Giuseppe Piazzi (Palermo, Italia) Distancia media al Sol: 2.8 UA

8 Confirmación de ley de Titius-Bode? Planeta El planeta faltante n Ley Titius- Bode Semieje Mayor Mercurio Venus Tierra Marte Ceres Júpiter Saturno Urano

9 Los convidados de piedra W. Olbers descubre 28-Marzo-1802 a Pallas (2) y 29-Marzo-1807 a Vesta (4) K. Harding descubre 1-Setiembre-1804 a Juno (3) Asteroide Semieje mayor (UA) Ceres (1) Pallas (2) Juno (3) Vesta (4) Magnitud Ceres deja de ser llamado planeta y se le denomina junto al resto de estos objetos como planeta menor o asteroide.

10 El descubrimiento teórico de U. Leverrier (Francia) Neptuno 31/8/ Leverrier predice la posición de Neptuno basado en las perturbaciones sobre Urano. 23/9/ Galle lo descubre a menos de 1 de la posición predicha por Leverrier J. Adams (Inglaterra) J. Galle (Alemania)

11 El tortuoso camino de Plutón Las predicciones de P. Lowell (~1900) (Flagstaff, Az, EEUU) Los canales marcianos y las discrepancias de Neptuno.

12 C. Tombaugh descubre Plutón el 18 de Febrero, 1930, desde Obs. Lowell (EEUU). El nombre fue sugerido por V. Burney, niña inglesa de 11 años. El descubrimiento

13 Fue Primero el planeta o el perro? Primera aparición del perro (un par) en The Chain Gang (5/9/1930) como sabuesos del malo Pete que persiguen a Mickey. Recibe su nombre en 1931 como perro compañero de Mickey.

14 La desilusión inicial Distancia media al Sol 39.4 (correspondía con ley de Titius-Bode) Inclinación del plano orbital alta (17 ) y órbita muy alargada (excentricidad 0.25, cruza la órbita de Neptuno) Plutón era mas chico que la Tierra. Si bien la ubicación de Plutón en el momento del descubrimiento era cercana a la estimada por P. Lowell, su masa era insuficiente para perturbar a Neptuno. La decreciente Masa de Plutón Año Masa (M tierra ) 1950s s s 0.002

15 El descubrimiento del satélite Caronte J. Christy (EEUU) descubre en placas fotográficas un abultamiento de Plutón (Julio 1978 ) El sistema Plutón- Caronte visto por el Telescopio Espacial Hubble

16 El sistema Plutón-Caronte total sincronismo de revolución Diámetro (km) Masa (kg) Plutón x10 22 Caronte x10 21 Representación de cómo se vería

17 Panorama del Sistema Solar a finales de los 80s Quién integra el Sistema Solar? Sol: % de la masa Planetas: 0.14 % (Júpiter 0.1%) Planetas: terrestres gigantes o jovianos Satélites de los planetas: regulares irregulares Pequeños cuerpos: asteroides cometas Polvo interplanetario Gas interplanetario o viento solar

18 El Sistema Solar hasta el 2006

19 Algunos datos de los planetas Planeta Distancia Radio Masa Rotación # Inclin. Excent. Densidad (AU) (Tierras) (Tierras) (Tierras) Satél. Orbital Orbital (gr/cm3) Sol * Mercurio Venus Tierra Marte Júpiter > Saturno > Urano > Neptuno > Plutón

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21 Los tamaños relativos

22 El tamaño del Sistema Solar Experiencia de distancias y tamaños relativos Distanc. (m) Diámet. (mm) Sol Mercu. Venus Tierra Marte Júpit. Satur. Urano Neptu Usar elementos como una pelota de ping-pong para el Sol; porotos, granos de arena, azúcar o harina para los planetas

23 La región transneptuniana Existencia de una región de objetos pequeños y helados mas allá de Neptuno (Edgeworth, Kuiper, Fernández) 30 Agosto 1992, D. Jewitt y J. Luu (Hawaii) descubre el primer (tercer) objeto

24 2003 UB313 (el tiro de gracia ) Descubierto por M. Brown y col. (2003) Antes Xena ahora Eris (Discordia) Tamaño superior a Plutón (Diam= 2400 km) pero en órbita muy excéntrica e inclinada

25 Panorama del Sistema Solar exterior en el presente (~ 1000 TNOs)

26 Origen y Evolución del Sistema Solar

27 Características Generales Movimiento controlado por gravedad Cada planeta está aislado en el espacio, con distancias cada vez mayores entre sí a medida que nos alejamos del Sol. Planetas en órbitas coplanares, cuasi-circulares y traslación en mismo sentido de rotación del Sol Satélites que en su mayoría rotan en la misma dirección que sus planetas Sol concentra la masa del sistema Júpiter concentra la masa de los planetas Clasificación de planetas en terrestres rocosos - interiores jovianos - gaseosos - exteriores Características particulares de asteroides y cometas. Los meteoritos mas viejos tienen una edad de ~4500 millones de años

28 Cómo nacen las estrellas? (Fase I) Utilizando el criterio de Jeans el colapso gravitatorio se da para 100 masas solares, lo cual es mucho para una sola estrella. Conclusión: las estrellas se forman en grupos. De la nube primordial se forman decenaso cientos de estrellas Tiempo del proceso: algunos millones de años

29 Las protoestrellas no son tranquilas a) Imagen en radio del flujo bipolar mas extenso conocido (10000 UA)

30 Cómo se formó el Sol? A partir de una nube de gas y polvo (nebulosa primitiva) que al girar se fue aplanando hasta tener forma de disco. En el centro se formó el Sol y como subproducto los planetas.

31 Regiones de formación planetaria Nebulosa de Orión (cerca de las 3 Marías)

32 Discos protoplanetarios

33 Discos

34 Detección de discos por exceso IR El exceso de emisión comparado con la curva de Planck de un cuerpo negro disminuye a medida que la estrella queda sola b) Discos con envoltura: la envoltura reemite la radiación del disco y la estrella en longitudes de onda mas larga. c) Objetos con envoltura extendida, sistemas muy jóvenes donde todavía hay gas de la nebulosa primordial. d) Objetos casi en la Secuencia Principal, leve exceso infrarrojo. e) Estrella limpia de remanentes

35 Formación planetaria Mecanismo: acreción Tres etapas: 1. Los granos de polvo en la nebulosa primitiva forman núcleos de condensación, donde se comienza a acumular material ( small clumps ) 2. A medida que esos cúmulos van creciendo, su masa aumenta y su área superficial también, entonces el proceso se acelera. Se forman millones de objetos del tamaño de pequeñas lunas: planetesimales. 3. Los planetesimales chocan y se mantienen unidos (merging) barriendo el material a su alrededor por atracción y quedan unos pocos protoplanetas.

36 a) y b) la nebulosa solar se contrae y aplana hasta formar un disco en rotación. c) los granos de polvo forman estructuras que chocan entre si y permanecen juntas, aumentando de tamaño y formando objetos llamados planetesimales. e) los planetesimales continúan chocando y creciendo de tamaño. f) luego de cientos de millones de años se forman los planetas en órbitas circulares.

37 Formación planetaria (continuación) Los planetas gigantes se formaron por el mismo proceso? Muchos de los satélites regulares constituyen en su formación sistemas solares en miniatura a partir del gas que rodeaba os planetas exteriores

38 Cómo influyó la temperatura?

39 Los planetas gigantes Dependiendo de la temperatura se formaron diferentes materiales que luego serían los que constituirían los planetas: A la distancia de Mercurio solamente se formaron granos metálicos A 1 UA ya se puede considerar granos rocosos, silicatos Entre 4 y 5 UA se congela el agua: Línea de nieve Cuando el núcleo rocoso alcanzó masa suficiente comenzó a capturar el H y He que lo rodeaba. En ~ un millón de años Júpiter estaba formado. De acuerdo al modelo estándar los planetas gigantes se forman lejos de la estrella ( y en otros sistemas planetarios?)

40 La eficiencia para capturar gas Al poder acretar hielo, los planetas gigantes aumentaron rápidamente su masa y por lo tanto su atracción gravitatoria, lo que hace que algunos autores hablen de una formación directa, sin pasar por todas las etapas de acreción. Fueron sumamente eficientes en la captura del gas lo que explica su gran masa, tamaño, baja densidad y composición. El crecimiento rápido de Júpiter evitó la formación de planetesimales grandes en la zona de Marte y del cinturón de asteroides mediante la perturbación gravitatoria de planetesimales cercanos. Limpieza de remanentes!!!

41 Los planetesimales perturbados por Júpiter penetraron la zona de los asteroides produciendo perturbaciones e incluso colisiones con los asteroides.

42 La limpieza de remanentes El bombardeo tardío hace 4 mil millones de años

43 Tres etapas de la formación Planetesimales objetos de hasta unos ~100 km de diámetro de formas irregulares Embriones planetarios objetos de algunos cientos de km que conviven en su zona con objetos similares Proto-planetas y planetas lograron limpiar los remanentes de la formación en su zona de influencia gravitacional

44 Crónica de una muerte anunciada Que pasó en la Asamblea de la Unión Astronómica Internacional? (Praga, Agosto 2006)

45 Es Pluto un planeta?

46 El porqué: Lo previo a Praga Se descubrió el décimo planeta X? Es Plutón un planeta? Son planetas lo que se descubre entorno a otras estrellas? Comité cerrado de especialistas discute durante dos años sin llegar a acuerdo. El Comité Ejecutivo crea una Comisión que elabora una propuesta, la que luego es avalada por el CE y propuesta a la Asamblea.

47 La propuesta inicial del 16/8/2006 (por lo menos 12 planetas) Criterio único: Tener masa suficiente para que la fuerza de gravedad supera las rigidez del material y adopte por estar en equilibrio hidrostático una forma cuasi-esférica. Resumen: Que sean redondos Complicada discusión en el caso de sistemas binarios (Plutón-Caronte, Tierra-Luna)

48 El Sistema Solar de los 12 planetas

49 Los nuevos planetas según la propuesta

50 Cuál era el límite inferior? Los satélites helados

51 El límite para los helados Miranda km Mimas km Enceladus km Proteus km Hyperion km

52 Hyperion km Los satélites < 400 km Phoebe 230 x 220 x 210 km Amalthea km Janus km

53 Mimas Satélite de Saturno (D~400 km)

54 La nueva lista de planetas de acuerdo a la propuesta de definición del EC Name a (AU) ~ Size (km) Mercury ,880 Venus ,100 Earth ,700 Mars Ceres Jupiter ,800 Saturn ,500 Uranus ,700 Neptune , TY KX XV VS TC QF Orcus AZ From M. Brown webpage Name a (AU) ~ Size (km) Pluto Ixion Huya RN SM MS SB GV UX Varuna TX TO OP EL Quaoar QW CD CS Name a (AU) ~ Size (km) 2000CN WH FY PR MW CY KW AW WC QX FY UR TC DE XR YW UB RM Sedna

55 according to the EC proposal From M. Brown webpage

56 Grandes objetos del cinturón de asteroides y TNOs

57 Buscando consensos hacia una propuesta alternativa (17-18/8/2006) Escribo una propuesta alternativa que discuto con Julio Fernández. Se introduce un nuevo criterio más exigente: Un planeta debe ser por lejos el mayor objeto de su población local. Si no cumple esa condición, pero es redondo, se le denomina planetoide. Junto con los brasileros salimos a juntar firmas en adhesión a nuestra propuesta. Se adhieren con leves cambios varios europeos y americanos.

58 Un problema de clasificación Propuesta del EC Planetas Sistema Solar Cuerpos menores Nuestra Propuesta Clásicos Enanos Sistema Solar Planetas Planetas Enanos Cuerpos menores

59 Consecuencias Propuesta del EC Una categoría de planetas con inicialmente 12 objetos y quizás mas de cien planetas en los próximos años. Plutón es un planeta Nuestra Propuesta 8 planetas Un número creciente de planetas enanos. Plutón no es un planeta

60 Los tortuosos pasos hasta la resolución final Se dan una serie de reuniones de discusión en la que la propuesta del EC es rechazada y nuestra propuesta logra amplias mayorías. Nos convocan a redactar la nueva propuesta. La nueva propuesta logra amplio consenso en reunión no resolutiva. Pero aquí no termina la historia..

61 La Asamblea General del 24/8/2006 Primera resolución: 3 categorías de objetos de acuerdo a la propuesta acordada. Obtiene la cuasi-unanimidad de los votos. Segunda resolución: Intenta introducir una enmienda con la que se volvía al gran paraguas del concepto planeta Sale rechazada por ¼ a ¾.

62 La Resolución adoptada por la UAI La UAI resuelve que los planetas y otros objetos de nuestro Sistema Solar, con la excepción de los satélites, son definidos en tres distintas categorías de la siguiente manera: (1) Un planeta 1 es un cuerpo celeste que (a) está en órbita alrededor del Sol, (b) tiene una masa suficiente para que su autogravedad supere las fuerzas de rigidez del cuerpo, adquiriendo una forma por equilibrio hidrostático (cuasiredondo), (c) haya limpiado la vecindad entorno de su órbita. (2) Un planeta enano es un cuerpo celeste que (a) está en órbita alrededor del Sol, (b) tiene una masa suficiente para que su autogravedad supere las fuerzas de rigidez del cuerpo, adquiriendo una forma por equilibrio hidrostático (cuasi-redondo) 2, (c) no haya limpiado la vecindad entorno de su órbita, y (d) no es un satélite. (3) Todo el resto de los objetos 3, excepto los satélites, que orbitan el Sol deberían ser denominados colectivamente como Cuerpos Menores del Sistema Solar". 1 Los 8 planetas son: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. 2 La UAI establecerá un procedimiento para asignar objetos en la categoría de planeta enano u otras categorías. 3 Esta categoría incluye la mayor parte de los asteroides, la mayor parte de los Objetos Trans-Neptunianos (TNOs), cometas, y otros cuerpos pequeños.

63 3 conceptos equivalentes Un planeta es: por lejos el mayor objeto en su vecindad es el objeto gravitacionalmente dominante en su zona de influencia ha logrado limpiar de remanentes la vecindad de su órbita ver Stern & Levison (Highlights, 2002) Basri & Brown (AREPS, 2006,34, 193) Sother (2006, AJ,132:2513)

64 El Sistema Solar a partir del 2006

65 Novedades posteriores Plutón es incorporado en los catálogos de cuerpos menores. Se le asigna el número A 2003 UB313 se le asigna el nombre Eris (Discordia) y el número La resolución es adoptada mundialmente, pese al rechazo de un reducido grupo de astrónomos norteamericanos.

66 Repercusiones mundiales de la resolución

67 Protestas en los EEUU contrarias a la resolución

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69 Quiénes son los Enanos del Sistema Solar? con la colaboración de S. Favre

70 Criterios y número de planetas enanos Para objetos rocosos el límite Diámetro > 600 km Para objetos helados el límite Diámetro > 400 km Enano rocoso 1 Ceres Enanos helados 39 candidatos 12 seguros (incluyendo Plutón y Eris) 5 posibles 3 descartados 19 inciertos

71 Lista de Planetas Enanos Caso I Medida directa de su forma (3) Caso II Esfera o elipsoide de MacLaurin con algunas manchas de albedo (8 + 5?) Caso III Elipoide de Jacobi de densidad aceptable (2) (136199) Eris, (134340) Pluto, (1) Ceres (90377) Sedna, (90482) Orcus, (50000) Quaoar, (55565), 2003AZ84?, (15874), (47171)?, (42301)?, (38628) Huya, (26375)?, 2001QF298?, (28978) Ixion, (55636) (136108), (20000) Varuna

72 Conclusiones 8 planetas, varios planetas enanos y millones de cuerpos menores (asteroides y cometas) Menos planetas para recordar pero un Sistema Solar mas rico en categorías de objetos a estudiar. Una definición histórica con repercusiones en el ámbito educativo y cultural. Una lección de democracia.

73 Presentación disponible en: Publicaciones: De 9 a 12 y finalmente 8: Cuántos planetas hay alrededor del Sol? G. Tancredi (2007) Revista Latino-Americana de Educación en Astronomía Nº ( Revista La Educación del Pueblo Nº 104 Nov-Dic/2006 Which are the dwarfs of the Solar System? G. Tancredi & S. Favre (2008) Icarus vol. 195, pp