Campos de Estrellas

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La estructura de disco del Sistema Solar podría ser la norma

Un estudio de las órbitas de los planetas extrasolares descubiertos sugiere que la estructura del Sistema Solar es la norma. Recientemente, el espectrómetro HARPS y el satélite Kepler han realizado un censo de la población de planetas alrededor de estrellas similares al Sol que ha revelado la abundancia de planetas en este tipo de sistemas. Un estudio liderado por miembros del equipo EXOEarths, en colaboración con la Universidad de Ginebra, que ha analizado los datos de este censo, ha encontrado que las órbitas de los planetas en estos sistemas están fuertemente alineadas, es decir, se agrupan en un disco, como ocurre en nuestro propio sistema solar.

Sistema Solar

NASA

Los dos métodos más eficaces para la detección de planetas extrasolares son el de la velocidad radial y el del tránsito. El método de velocidad radial detecta planetas gracias al movimiento que un planeta induce en su estrella conforme la orbita. Este movimiento lo podemos detectar mediante el efecto Doppler. Por otro lado, el método del tránsito planetario utiliza los minieclipses. Cuando un planeta se mueve alrededor de una estrella, su órbita lo puede colocar, desde nuestro punto de vista, delante de su estrella, lo que provoca que la luz que recibimos de la estrella se reduzca, ya que el planeta bloquea parte de ella. Detectar esta disminución de luz nos permite descubrir estos planetas.

Hay una diferencia significativa cuando estos dos métodos se aplican a un sistema planetario. Con el método de la velocidad radial podemos detectar un planeta aunque no lo veamos pasar por delante de su estrella, es decir, cuando su órbita no esté alineada con nuestra línea de visión, y por tanto el planete no pase por delante de su estrella desde nuestro punto de vista. Sin embargo, para detectar un planeta por el método del tránsito, el plano de la órbita de este planeta tiene que estar casi perfectamente alineado con nuestra linea de visión, y lo mismo es cierto para un sistema de dos o más planetas, las órbitas de todos estos planetas deben estar alineadas con nuestra línea de visión. Esto significa que si al utilizar el método del tránsito detectamos varios planetas en un mismo sistema, las órbitas de estos planetas están todas muy bien alineadas con nuesta línea de visión, lo que nos dice que todas ellas se encuentran básicamente en el mismo plano.

En este estudio se usaron las frecuencias obtenidas con el espectrómetro HARPS, que detecta todos los sistemas independientemente de su ángulo de inclinación, y se hizo una simulación en la que se atribuyeron inclinaciones relativas a las órbitas de los diferentes planetas. A partir de aquí se calculó la frecuencia de los planetas y se comparó con la obtenida por el telescopio Kepler, que usa el método del tránsito, y por tanto, nos proporciona información sobre la inclinación de las órbitas de estos planetas. Esto mostró que para detectar un sistema con dos planetas, éstos deben estar fuertemente alineados. Esta alineación sería cercana a 1 grado, y sólo alcanzaría los 5 grados en casos muy extremos (extremo que se basa en la asuncion que se hace del radio a partir de la masa planetaria). Estos resultados muestran que las órbitas de los planetas se encuentran en su mayoría alineadas, algo que refuerza los modelos de formación planetaria basados en la formación de un disco alrededor de las estrellas, lo que sugiere por primera vez que los encuentros violentos entre los planetas no son frecuentes. Esto nos da una pista muy importante sobre la formación y evolución de los planetas, un dominio en el siguen abiertas varias cuestiones. A pesar de que la organización del sistema solar es a menudo la excepción más que la regla general, este estudio muestra que en otro aspecto, el de su alto grado de alineamiento, lo que vemos en nuestro sistema podría ser la norma.

Noticia original: Study on extrasolar planet orbits suggests that Solar System structure is the norm.

Written by Felipe

13 abril, 2012 at 16:30

Publicado en planeta, sistema solar

La metalicidad de las estrellas prende la chispa de la formación de planetas

Disco de polvo

NASA/JPL-Caltech/T. Pyle

Una nueva investigación predice los criterios necesarios para que planetas como la Tierra puedan formarse alrededor de una estrella que tenga un décimo de la metalicidad de nuestro Sol. Jarrett Johnson y Hui Li, de Los Alamos National Laboratory, han tratado de determinar las condiciones necesarias para que se formen planetas en un sistema estelar. Ambos afirman que las observaciones que estamos acumulando sugieren que la formación de los planetas se lleva a cabo en sistemas estelares que poseen una mayor metalicidad.

Los astrónomos utilizan el término “metalicidad” para referirse a elementos más pesados que el hidrógeno y el helio, como por ejemplo el oxígeno, el silicio o el hierro. El modelo de formación planetaria conocido como el de “acreción del núcleo”, establece que la formación de un núcleo rocoso se realiza poco a poco, conforme los granos de polvo que componen el disco de material que rodea una joven estrella chocan entre sí hasta crear pequeños cuerpos rocosoas conocidos como planetesimales. Johnson y Li destacan que según este modelo es necesaria la presencia de elementos pesados para dar lugar a los granos de polvo y los planetesimales que producen los núcleos planetarios.

Además, la evidencia sugiere que los discos de polvo que rodean a las estrellas jóvenes no sobreviven demasiado tiempo cuando las estrellas tienen una metalicidad baja. La razón más probable para este tiempo de vida más corto sería que la luz de la estrella hace que las nubes de polvo con baja metalicidad se evaporen antes.

La época de los planetas

Criterios de metalicidad para la formacion de planetas

Johnson & Li

Nuestra historia cósmica tiene varias épocas, una de ellas corresponde al punto en el que los sistemas estelares comenzaron a producir planetas. Los elementos pesados como el carbono, el silicio y el oxígeno tuvieron que ser creados en los núcleos y supernovas de las primeras generaciones de estrellas antes de que los primeros planetas pudiesen formarse. Según Johnson, “Debido a que estos elementos pesados debieron ser producidos por las primeras estrellas del Universo, los primeros planetas sólo pudieron formarse alrededor de las estrellas de generaciones posteriores”, “Nuestro cálculo hace una estimación de la cantidad mínima de elementos pesados que deben estar presentes en los discos circumestelares antes de que los planetas pueden formarse”.

Entender cómo se formaron los primeros planetas proporciona una información crucial sobre los inicios del Universo. Además, una mejor comprensión de la formación planetaria temprana afecta muchos aspectos de la Astronomía, incluyendo la búsqueda de vida en otros lugares.

Según estos investigadores, una teoría satisfactoria de la formación de planetas debe hacer predicciones sobre las propiedades de los primeros planetas y de sus estrellas anfitrionas. Esta teoría se podría probar mediante el estudio en nuestra galaxia de sistemas planetarios muy antiguos. El enriquecimiento del gas con los metales producidos por las supernovas se cree que afecta no sólo a la formación de planetas, sino también a la formación de estrellas de baja masa como nuestro Sol.

“Un planeta tan masivo y denso como la Tierra sólo puede formarse una vez que las estrellas y supernovas hayan enriquecido el gas con elementos pesados, hasta alcanzar al menos el 10 por ciento de la que tiene el Sol”, añade Johnson. “Lo que sugiere que muchas generaciones de estrellas se tuvieron que formar y evolucionar antes de que se pudiesen formar planetas habitables”.

Una cuestión importante a tener en cuenta para la formación planetaria es la dispersión del disco que rodea a la estrella anfitriona. Dos de los mecanismos más importantes para la dispersión de un disco planetario son la formación de planetas gigantes y la fotoevaporación producida por la estrella anfitriona. La fotoevaporación parece ser el proceso más determinante y que acabar por dictar la vida útil de un disco planetario alrededor de una estrella. Las observaciones muestran que los discos de baja metalicidad tienen tiempos de vida más cortos, algo que se ve reforzado por los datos que muestran que los discos con mayor metalicidad están mejor blindados ante la evaporación que produce la radiación que emite la estrella anfitriona. Además, los discos con mayor metalicidad tienden a formar un número mayor de planetas con masas gigantes.

El tiempo de vida del disco de polvo

Disco de polvo de HD141569

NASA, M. Clampin, H. Ford, G. Illingworth, J. Krist, D. Ardila, D. Golimowski, the ACS Science Team and ESA

Con el objetivo de obtener estimaciones de la metalicidad crítica necesaria para la formación planetaria, Johnson y Li compararon el tiempo de vida del disco y la cantidad de tiempo necesario para que se formen los granos de polvo en el disco. Básicamente, para que un sistema estelar pueda formar planetas, el tiempo requerido para que los granos de polvo se puedan formar no puede exceder el de la vida útil del disco planetario.

El equipo explica que la relación entre el polvo y el gas que se da cuando las escalas de tiempo son iguales da una estimación de la metalicidad crítica, el punto en el que su modelo sugiere que se pueden formar planetas. Puesto que el tiempo de formación de los granos de polvo depende de la densidad y la temperatura del disco, algo que a su vez está relacionado con la distancia a la estrella, la metalicidad crítica también depende de esta distancia.

“Nuestro cálculo es en realidad bastante sencillo en comparación a muchos otros, nos hemos centrado sólo en lo que creemos que son los procesos claves que marcan la escala de tiempo necesaria para la formación de planetesimales con baja metalicidad”, dice Johnson. “Éstos son el crecimiento de los granos de polvo en los planetesimales y la destrucción del disco por la radiación de alta energía de la estrella anfitriona. Si bien el cálculo es simple, muestra que los modelos actuales de formación planetaria pueden, en principio, explicar cómo se forman los planetas con baja metalicidad”.

El equipo destaca varias suposiciones hechas en su estudio. La primera hipótesis es que metalicidad de la estrella es la misma que la del disco protoestelar a partir de cual se forman los planetas. En segundo lugar, el equipo asume que las órbitas planetarias son circulares. Cuando las órbitas son muy excéntricas, comparar los datos con las predicciones teóricas es más difícil. Por último, el equipo asume que no hay migración de planetas hacia órbitas más internas, es decir, hacia su estrella desde el lugar inicial del disco en el que se formaron.

El equipo encontró que la formación de planetesimales sólo puede tener lugar una vez que el disco protoestelar alcanca un mínimo de metalicidad. Como las primeras estrellas que se formaron en el Universo (estrellas de la Población III) no tienen la metalicidad necesaria para albergar planetas, se cree que las explosiones como supernova de tales estrellas ayudaron a enriquecer posteriores estrellas (Población II), algunas de las cuales aún pueden existir y podrían albergar planetas.

Los primeros planetas

Basándose en sus ecuaciones, el equipo considera que algunos de los primeros planetas pudieron formarse a una distancia de 0,03 UA de su estrella (en comparación, Mercurio orbita a algo menos de 0,4 UA). Dadas las altas temperaturas en órbitas tan compactas (estimada en alrededor de 1600 K o C 1300), la formación de planetas es probable que haya dado lugar a planetas demasiado calientes para albergar vida tal como la conocemos.

“Curiosamente, nuestros resultados también sugieren que los primeros planetas similares a la Tierra podrían haberse formado en las zonas habitables de estrellas algo más masivas que el Sol”, agrega Johnson. “Debido a que las estrellas más masivas se queman más rápido, es posible que cualquier tipo de vida que haya evolucionado en estos planetas haya perecido con la muerte de su estrella, que pudo haber vivido tan sólo 4 mil millones años, en comparación con la vida útil de 10 mil millones de años que se estiman para el Sol “.

Johnson y Li también apuntan a que la formación de planetas como la Tierra no es por sí misma un requisito suficiente para que la vida se afianze, afirmando que las primeras galaxias contenían numerosas supernovas y agujeros negros, grandes fuentes de radiación que podrían amenazar la vida. Dadas las condiciones hostiles en los inicios del Universo, es de esperar que las condiciones adecuadas para la vida sólo se diesen tras la formación de las primeras galaxias.

“Sin embargo, con la riqueza de los nuevos exoplanetas que se descubren y caracterizan, nuestra teoría de la metalicidad mínima para la formación de planetas puede ser impugnada”, concluye Johnson. “Va a ser emocionante ver cómo se sostiene nuestro modelo.”

La investigación de Johnson y Li aparecerá en la revista Astrophysical Journal.

Noticia orignal: When Stellar Metallicity Sparks Planet Formation.

Written by Felipe

10 abril, 2012 at 20:19

Publicado en estrellas, planeta

Los planetas gigantes prefieren ciertas órbitas

Los astrónomos que estudian sistemas planetarios han observado que en los sistemas solares maduros, los planetas gigantes como Júpiter y Saturno prefieren ocupar ciertas órbitas, mientras que dejan otras vacías.

Disco planetario

NASA/JPL-Caltech

Una simulación por ordenador proporciona una posible explicación para este fenómeno, mostrando que la distribución de planetas en diferentes órbitas no es uniforme, algunas órbitas presentan déficit de planetas, mientras que otras son bastante demandadas. Los vacíos dependen de la masa de los planetas pero en general se dan entre 1 y 2 UA (UA – unidad astronómica, la distancia media que separa a la Tierra del Sol).

El proceso responsable sería la fotoevaporación, producida por los fotones de alta energía que emite la estrella del sistena, que calentarían el gas y el povo del disco protoplanetario. El material del disco más cercano a la estrella se calentaría pero se mantendría en su lugar por la atracción gravitatoria de la estrella, pero algo más lejos, el calor empujaría el material del disco. Mucho más lejos, este efecto no sería tan intenso como para vencer la gravedad de la estrella y por tanto el material que se encontrase más lejos no se vería desplazado. El resultado sería una zona entre 1 y 2 UA en la que el disco protoplanetario mostraría un vacío de material.

Lo anterior fue observardo por Ilaria Pascucci cuando estudiaba discos protoplanetarios, por lo que con Richard Alexander simularon la accreción de material en el disco protoplanetario teniendo en cuenta el efecto de la fotoevaporación. Las simulaciones mostraron que al igual que se observa en los sistemas solares reales, los planetas gigantes migran hacia órbitas más cercanas a su estrella, hasta que alcanzan una órbita estable. En esta migración, los planetas gigantes atraen la materia del disco que encuentran en su camino, hasta que llegan a uno de estos vacios, en el que dejan de acumular material y detienen su migración. Los planetas acaban antes de esta zona vacía o justo después de ella, y a partir de ahí se acumulan en sucesivas órbitas.

Conforme se disponga de telescopios que puedan detectar planetas gigantes en órbitas más allá de 1 UA, estos investigadores esperan obtener más datos que confirmen las predicciones de esta simulación.

Noticia: Some orbits more popular than others in solar systems.

Written by Felipe

19 marzo, 2012 at 19:16

Publicado en planeta, sistema solar

Planetas colisionando cerca de los agujeros negros supermasivos

Una nueva teoría sugiere que los discos de polvo que oscurecen las inmediaciones de los agujeros negros supermasivos, podrían ser el resultado de colisiones entre planetas y asteroides.

Agujero negro y disco de polvoImagen: NASA/JPL-Caltech.

Se estima que la mayor parte de las galaxias poseen agujeros negros supermasivos en su centro. Las observaciones han mostrado que alrededor del 50% de estos agujeros negros se encuentran ocultos por nubes polvo cuyo origen no está claro. Para explicar el origen de este polvo, un grupo de astrónomos se ha inspirado en lo que vemos en nuestro propio Sistema Solar. En el plano en el que los planetas orbitan al Sol, existe una acumulación de polvo cuyo origen se atribuye a los restos de cometas y a las colisiones entre asteroides. Este polvo se puede apreciar en cielo oscuros en determinados momentos del año cuando refleja los rayos de Sol, se le conoce como Luz Zodiacal.

Luz zodiacalLuz Zodiacal. Imagen: Yuri Beletsky (ESO) .

El grupo de astrónomos propone que en la región central de las galaxias también hay planetas y asteroides. Cuando se producen colisiones entre estos cuerpos, que tienen velocidades del orden de 1000 km/s, éstos se fragmentan, y quedan convertidos en polvo.

Las inmediaciones de los agujeros negros del centro de las galaxias no son lugares apropiados para que estos planetas puedan albergar vida, debido a las radiaciones que reciben y a las colisiones que soportan. No obstante el polvo que se genera en sus colisiones actua de barrera para gran parte de la radiación que emana del centro de la galaxia, que de esta forma no alcanza al resto de la galaxia, favoreciendo así la existencia de vida en zonas exteriores al centro de la galaxia.

Conocer el origen de este polvo también es importante para saber cómo crecen los agujeros negros supermasivos y determinar cómo afectan a las galaxias en las que se encuentran.

Planets Smashed Into Dust Near SuperMassive Black Holes.

Written by Felipe

1 noviembre, 2011 at 13:32

Actualidad en Astronomía: Semana 17-10-2011

Imágenes:

Videos:

Tierra:

  • Aún persiste un considerable agujero en la capa de ozono sobre la Antártida. Las razones son las bajas temperaturas registradas en la estratosfera en el último año, y la cantidad de agentes químicos perjudiciales para esta capa que aún tiene nuestra atmósfera, NASA, NOAA Data Show Significant Antarctic Ozone Hole Remains.

Luna:

  • Dar un paseo por otro mundo, aunque éste sea nuestra propia Luna, resulta ser algo tan alejado de nuestra experiencia cotidiana, que hasta un simple paseo se convierte en un reto con unos riesgos considerables, un estupendo artículo para conocer aspectos menos conocidos de las misiones Apollo a la Luna, Guía de supervivencia para turistas lunares.

Marte:

  • Sobre la posición actual de Opportunity y de su próximo destino, ya con el invierno marciano en mente, Opportunity update.

Vesta:

Estrellas:

Planetas:

Sistema Solar:

Cúmulos globulares:

  • Descubiertos dos nuevos cúmulos globulares de nuestra galaxia con el telescopio VISTA, estos descubrimientos no son habituales. Uno de los cúmulos se encuentra al otro lado del centro de la galaxia, su luz ha tenido que atravesar nubes de gas y polvo, por lo que sólo ha podido ser observado en el espectro infrarrojo, VISTA encuentra nuevos cúmulos globulares de estrellas.

Cosmología:

  • La medición de la distribución de la materia oscura en dos galaxias enanas cercanas a la Vía Lactea desafía los modelos actuales que muestran una densa acumulación de materia oscura en el centro de las galaxias. En este caso la materia oscura se encontraba distribuida de forma homogénea por estas galaxias enanas, en las que sus estrellas en vez de orbitar su centro, se mueven de forma desordenada como abejas alrededor en torno a su panal, Nuevos datos de galaxias enanas podrían tener la clave para entender la materia oscura.
  • Un repaso a la situación de la materia oscura. ¿Cómo sabemos que existe? ¿Y por qué seguimos sin saber qué es? Quien se anime a aveiguarlo que sepa que hay un Nobel en juego. The Status of Dark Matter.

Astronáutica:

Vicent J. Martinez: “No tardará en encontrarse un planeta habitable”

Written by Felipe

23 octubre, 2011 at 17:00

Grandes cantidades de agua alrededor del disco de polvo que rodea una estrella

Utilizando datos del telescopio espacial Herschel, un grupo de astrónomos ha detectado por primera vez vapor de agua frío alrededor del disco de polvo que rodea una estrella joven. Estas observaciones sugieren que estamos ante la formación de un sistema solar que contiene grandes cantidades de agua, lo que indicaría que el agua que cubre planetas como la Tierra podrían ser comunes en el Universo.

Con anterioridad ya se había encontrado vapor de agua caliente en los discos de formación planetaria cercanos a la estrella central. La evidencia de grandes cantidades de agua que se extienden hasta las zonas más frías y alejadas del disco, donde se forman los cometas, no se había observado hasta ahora. Cuanta más agua exista en los discos para formar cometas, mayor es la probabilidad de que una gran cantidad de este agua alcance mediante impactos los nuevos planetas.

Herschel y agua en disco protoplanetarioImagen: NASA/JPL-Caltech.

“Nuestras observaciones de este vapor frío indican que existe suficiente agua en el disco como para llenar miles de océanos de la Tierra”, dijo el astrónomo Michiel Hogerheijde del Observatorio Leiden en los Países Bajos. Hogerheijde es el autor principal de un artículo que describe los hallazgos en la edición del 21 de octubre de la revista Science.

La estrella que se encuentra en el centro de este disco saturado de agua, llamado TW Hydrae, tiene una antiguedad de 10 millones de años, y está situada a unos 175 años luz de la Tierra, en la constelación de la Hidra. La neblina fría y acuosa detectada por Hogerheijde y su equipo se cree que procede de granos de polvo cercanos a la superficie del disco que se están recubiertos de hielo. La luz ultravioleta de la estrella hace que algunas moléculas de agua sean liberaradas de este hielo, formando una fina capa de gas que corresponde a la firma de la luz detectada por el telescopio Herschel en el rango del infrarrojo lejano.

TW Hydrae es una estrella enana naranja, algo más pequeña y fría que nuestro Sol amarillo. El gigantesco disco de material que rodea a la estrella tiene un tamaño de unas 200 veces la distancia entre la Tierra y el Sol. Los astrónomos creen que durante los próximos millones de años, el material del interior del disco chocará para formar cuerpos mayores que acabarán convirtiéndose en planetas, asteroides y otros objetos, mientras que las partículas de polvo y hielo se juntarán para formar cometas.

A medida que el nuevo sistema solar evolucione, es probable que los cometas de hielo depositen mediante impactos, una gran parte del agua que contienen en los mundos recién creados, dando lugar a los océanos. Los astrónomos creen que TW Hydrae y su disco de hielo pueden ser representativos de muchos otros sistemas estelares jóvenes, ofreciendo nuevas perspectivas sobre cómo los planetas con agua en abundancia podría formarse por todo el Universo.

Herschel Finds Oceans of Water in Disk of Nearby Star – NASA Jet Propulsion Laboratory

Written by Felipe

20 octubre, 2011 at 23:19

Primeras imágenes de un planeta en formación

Un grupo de astrónomos ha obtenido la primera imagen de un planeta en su proceso de formación. El planeta, denominado LkCa 15 b, orbita su estrella en una zona intermedia entre ésta y un gran disco de polvo. La imagen se ha obtenido en diferentes longitudes de onda del rango del infrarrojo, y muestran el planeta como un punto azul, acompañado de una estela de material que aparece en rojo. Este material probablemente está siendo atraido por el planeta, y esté incrementando la masa de éste.

LkCa 15 bImagen: Kraus & Ireland 2011.

La imagen se ha obtenido con el telescopio Keck. Se ha aprovechado su sistema de óptica adaptativa y se ha utilizado una técnica denominada máscara de apertura de interferometría, que utiliza una máscara con varios orificios. Su uso es similar a tener varios espejos que se pueden manipular por separado. Esto permite disminuir las distoriones de la imagen y cancelar la luz de las estrellas brillantes, así se pueden observar los discos de polvo que rodean las estrellas y llegar a ver los huecos que existen en estos discos.

El estudio partió de un conjunto de 150 estrellas que mostraban polvo en sus inmediaciones. De este grupo inicial se eligieron 12 estrellas para un análisis en mayor profundidad. Las observaciones de las estrella LkCa 15 mostraron inicialmente un planeta que podría ser un gigante gaseoso de unas 6 veces el tamaño de Júpiter. Posteriores observaciones en diferentes longitudes de onda mostraron una complejidad mayor, se pudo observar el planeta, pero también el polvo y el gas que lo rodean, lo que evidenciaba que se trataba de un planeta en formación.

LkCa 15 es una estrella de masa similar el Sol y se encuentra a unos 450 años luz en la constelación de Taurus, y su antiguedad es de unos 2 millones de años.

LkCa15b en TaurusImagen: Adam Kraus/IAU/Sky & Telescope.

Youngest planet seen as it’s forming

Written by Felipe

20 octubre, 2011 at 18:43

Publicado en exoplanetas, planeta

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