exoplanetas y la zona de habitabilidad

Curso virtual Astronomía cotidiana

Exoplanetas yzona de habitabilidad


“…el espacio y el universo son infinitos; existe una infinidad de mundos análogos al nuestro; y

estos innumerables mundos están habitados…”


Giordano Bruno

• Astrónomo, poeta y filósofo italiano.

• Quemado vivo en la en Roma en 1600 por la Inquisición, luego de estar preso por ocho años.

Imagen tomada de: http://www.huffingtonpost.com/2013/11/04/earth-size-planets_n_4215873.html


“…en el universo deben existir otros mundos,

habitados por seres vivos e inteligentes…”


Anaxágoras

• 500 – 428 a. C.

• Filósofo griego

• Promovió la investigación de la naturaleza fundada en al experiencia, la memoria y la técnica

Imagen tomada de: http://celeb-true.com/content/anaxagoras.html


Imágenes tomadas de: http://skodun.is/tag/visindi/http://io9.gizmodo.com/the-famous-eye-of-god-nebula-may-actually-be-weeping-1592005991http://faithandsciencefiction.blogspot.com.co/2010_10_01_archive.html


Imágenes tomadas de: http://70sscifiart.tumblr.com/post/60879598768/martinlkennedy-metal-planet-ii-1979-is-fromhttp://tonyogbonna.com/books/the-foundation-trilogy-isaac-asimovhttp://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/17400293/La-Saga-Fundacion-de-Isaac-Asimov.html


Un exoplaneta, también conocido como planeta extrasolar, es un cuerpo que no desarrolla procesos de fusión nuclear -no es una estrella- y que orbita estrellas diferentes al Sol.

Imagen tomada de: http://nai.nasa.gov/education-and-outreach/exoplanet-education-guide/


Primeros descubrimientos

En 1992, mientras estudiaban el púlsar PSR B1257+12 Aleksander Wolszczan y Dale Frailsdesde el radiotelescopio de Arecibo, descubrieron que alrededor de él orbitaban varios objetos de masas similares a la terrestre.

Actualmente se acepta que son al menos tres los objetos que orbitan el pulsar y un posible cuerpo asteroidal.


Imagen tomada de: http://www.startrekfreedom.com/wiki/index.php/Pulsar


• Es una estrella de neutrones que emite radiación periódica, poseen un intenso campo magnético que induce la emisión de estos pulsos de radiación electromagnética a intervalos regulares relacionados con el periodo de rotación del objeto.

• Su diámetro no suele superar los 20 km, pero tienen una enorme densidad.

Off topic: Pulsar


Los primeros exoplanetas

Imagen tomada de: https://cienciaescolar.wordpress.com/category/proyectos/


51 Pegasi b ¿el primer exoplaneta?

• Usando el método de la velocidad radial, Michel Mayor y Didier Queloz anunciaron en octubre de 1995 el descubrimiento del primer planeta extrasolar alrededor de la estrella 51 Pegasi en la constalación de Pegaso.

• A este objeto, denominado provisionalmente 51 Pegasi b, se le conoce con el nombre informal de Belerofonte.


Imágenes tomadas de: http://earthsky.org/space/this-date-in-science-first-planet-discovered-around-sunlike-starhttps://en.wikipedia.org/wiki/51_Pegasi_bhttp://www.vox.com/2015/4/23/8480113/exoplanet-light


51 Pegasi b

• Periodo orbital de 4,239 días

• Por lo menos, 150 veces más pesado que la Tierra (0,472 masas de Júpiter)

• Catalogado ahora como Júpiter caliente.

• Su ubicación no es compatible con los modelos de formación planetaria, incentivó el desarrollo de hipótesis sobre migración planetaria.


Principales técnicas de detección

• Velocidad radial

• Tránsitos

• Lentes gravitacionales

• Detección visual directa


Velocidad radial

• Detección de oscilaciones en la posición de una estrella, debido a la influencia gravitatoria de un compañero opaco.

• Las oscilaciones se pueden detectar mediante cambios leves en las líneas espectrales.

• Método más exitoso para detectar exoplanetas. Mejor si son de gran volumen.

• También conocido como Astrometría.


Imagen tomada de: https://lcogt.net/spacebook/radial-velocity-method/


Tránsitos

• Consiste en detectar cambios en la intensidad de la luz de una estrella cuando un exoplaneta pasa por delante de ella.

• Sirve para realizar estudios sobre la atmósfera del exoplaneta.

• Puede encontrar exoplanetas donde la cercanía a la estrella no es relevante.

• Si un exoplaneta del tamaño de la Tierra pasa por delante de una estrella similar al sol, la luz de esta se reduciría en 84 partes por millón.


Imagen tomada de: http://www.superwasp.org/exoplanets.htm


Imágenes tomadas de: https://universeacross.wordpress.com/category/extrasolar-planets/


Imagen tomada de: http://seagerexoplanets.mit.edu/research.htm


Lentes gravitatorias

• Ocurre cuando se alinean perfectamente un exoplaneta, su estrella madre y un objeto lejano a ellos, generalmente otra estrella.

• Estas detecciones no son repetibles, por lo que los candidatos a exoplanetas deben ser estudiados por otros métodos.


Off topic: Lente gravitacional

Imagen tomada de: http://www.nature.com/nature/journal/v473/n7347/full/473289a.html?wt.ec_id=nature-20110519


Imagen tomada de: http://web.utah.edu/astro/exoplanet.html


Detección visual directa

• Observación directa de un exoplaneta utilizando instrumentos que operan en el espectro cercano al de la luz visible.

• Difícil desde un punto de vista técnico pues una estrella típica es miles de millones de veces más brillante que cualquier exoplaneta.


Estrella 2M1207 y su exoplaneta 2M1207 b

Imagen tomada de: https://en.wikipedia.org/wiki/2M1207


Imagen tomada de: https://svs.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/details.cgi?aid=11116


Otros métodos

• Medida de pulsos de radio de un púlsar

• Binaria eclipsante

• Perturbaciones gravitacionales en discos de polvo

Imagen tomada de: https://www.spacetelescope.org/images/opo1323a/


Resumiendo y complementando

Imagen tomada de: http://luth7.obspm.fr/20150708-macp-detection-methods.pdf


Proyecto Planethunters

http://planethunters.org

Imagen tomada de: http://exoplanets.astro.yale.edu/news/archive.php


PH1 – Kepler 64b

• Primer planeta en un sistema de cuatro estrellas.

• PH1 gira alrededor de dos de esas estrellas.

• Descubierto por el método del tránsito.

• Se cree que tiene una masa equivalente a la mitad de Júpiter y un tamaño seis veces el planeta Tierra.

• Aportes realizados mediante Planethunters por los voluntarios Robert Gagliano y Kian Jek.

• Artículo aceptado en la publicación AstrophysicalJournal bajo el título Planet Hunters: A Transiting Circumbinary Planet in a Quadruple Star System


Imagen tomada de: http://www.huffingtonpost.com/2012/10/15/tatooine-planet-ph1-suns-star-astronomers_n_1967273.html


Curva de luz del descubrimiento de PH1 en

Planethunters

Imagen tomada de: https://en.wikipedia.org/wiki/PH1b


Tipos de exoplanetas

• Hot Jupiter

• Hot Neptune

• Cthonian Planet

• Super Neptune

• Super-Earth

• Terrestrial Planet


• Water World

• Gas Giant

• Neptune

• Brown Dwarf

• Rogue Planet


Una colombiana y las Supertierras

• Diana Valencia

• Departamento de Ciencias Planetarias (Harvard)

• Acuñó el término Supertierras

• Cuerpos entre una y diez veces el tamaño de la Tierra, compuestos por roca y agua

Imagen tomada de: http://www.muyinteresante.es/ciencia/articulo/diana-valencia


La zona habitable

Imagen tomada de: https://www.e-education.psu.edu/astro801/content/l12_p4.html


Definición propuesta por primera vez en 1959 por S. Huang, como la región alrededor de una estrella en la que, de encontrarse un planeta rocoso y con atmósfera, la luminosidad y flujo de radiación permitiría la presencia de agua en estado líquido en su superficie

Imagen tomada de: http://exoplanets.co/extrasolar-planets/circumstellar-habitable-zone-chz-or-goldilocks-zone.html


Zona habitable no significa que tenga vida

Imágenes tomadas de: http://www.literacyshed.com/the-sci---fi-shed.html


Imagen tomada de: http://www.ancient-code.com/the-us-government-made-a-pact-with-aliens-for-otherworldly-technology/

Menos que haya vida

inteligente


• La zona habitable depende exclusivamente de la clase de estrella alrededor de la cual gira el planeta.

• Qué tan grande y qué tan brillantes es la estrella.

• Si la estrella es muy brillante, la zona habitable estará más alejada.


La zona habitable en nuestro sistema solar

• Según algunos autores, en nuestro sistema solar la zona habitable se encuentra entre 0,95 y 1,15 Unidades Astronómicas, entre el 5% más adentro y el 15% más afuera de la órbita terrestre.

• Por la evolución del sol, la zona habitable se ha ido desplazando desde dentro hacia afuera.


Exoplanetas potencialmente habitables

Imagen tomada de: http://www.neoteo.com/mision-kepler-descubre-715-nuevos-planetas


Misión Corot

Imagen tomada de: http://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/docs/datasethelp/ETSS_CoRoT.html


• Satélite francés, pionero en la búsqueda de exoplanetas.

• Detección por el método del tránsito.

• Lanzado en diciembre de 2006 descubrió 32 exoplanetas confirmados, y a la espera de confirmar alrededor de 100 más.

• Misión finalizada en noviembre de 2012 por el daño de los dos computadores de abordo.


Misión Kepler

Imagen tomada de: http://www.daviddarling.info/encyclopedia/K/Kepler.html


• Satélite artificial de la NASA cuya misión es encontrar exoplanetas con tamaño similar a la Tierra.

• Lanzado en 2009, pensado para trabajar hasta 2012, misión extendida hasta el 2015 pero cancelada en agosto de 2013 por daño en los volantes de dirección.

• Almacena sus datos en el Catálogo de entrada Kepler.

• 2606 candidatos a exoplanetas no confirmados.


Estadísticas al 26 de noviembre de 2013

• 794 exoplanetas descubiertos

• 1047 sistemas planetarios

• 174 sistemas planetarios múltiples

• Velocidad radial: 405 / 539 / 94

• Tránsito: 321 / 424 / 70

• Lentes gravitatorias: 23 / 25 / 2

• Detección directa: 40 / 44 / 2

• Timming: 12 / 15 / 2


Estadísticas a 10 de marzo de 2016

• 2087 exoplanetas descubiertos

• 1331 sistemas planetarios

• 509 sistemas planetarios múltiples

• Velocidad radial: 651 / 490 / 114

• Tránsito: 1297 / 739 / 372

• Lentes gravitatorias: 44 / 42 / 2

• Detección directa: 65 / 60 / 3

• Timming: 23 / 18 / 4

• TTV: 5 / 5 / 0


Exoplanetas y sistemas planetarios interesantes

• PSR B1257+12

• 51 Pegasi b

• PH1

• Gliese 581

• Kepler-78b

• HD 189733b

• Sistema Kepler-62


Imagen tomada de: https://en.wikipedia.org/wiki/Gliese_581_g


• 1,7 masas terrestres

• Da una vuelta a su estrella en 8,5 horas

• Temperatura superficial estimada en 3000 grados centígrados

Kepler-78b

Imagen tomada de: http://voices.nationalgeographic.com/2013/10/30/new-found-earth-sized-exoplanet-doomed/https://www.cfa.harvard.edu/news/2013-25


HD 189733b

Imágenes tomadas de: http://news.softpedia.com/news/Stars-Chase-Away-Hot-Jupiter-Moons-152037.shtml


Imagen tomada de: https://en.wikipedia.org/wiki/Kepler-62


Otros

• Wolf 1061c: exoplaneta potencialmente habitable más cercano a la Tierra

• Gliese 504b: el primer exoplaneta que podemos ver directamente alrededor de una estrella de tipo solar

• 55 Cancri e: Supertierra

• Kepler-452b: una supertierra habitable alrededor de una estrella de tipo solar

• GJ 832 c: otra supertierra habitable

• Gliese 667C: un sistema con tres Supertierras en la zona habitable

• BD+20594b: planeta rocoso del tamaño de Neptuno

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