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Introducción a la Astronomía
El Sol y otras Estrellas
Objetivos generales
Repaso de conceptos de radiación
Estructura formación y evolución estelar.
Estrellas Binarias y Variables. Espectros
estelares y efecto Doppler. Curvas de luz
El sistema solar y otros sistemas planetarios
NATURALEZA DE LA LUZ:
RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA
Al rededor de 1860 James Clrek
Maxwell describió las ondas
electromagnéticas como fluctuaciones
de campos magnéticos y eléctricos.
Sugirió que los rayos de luz son ondas
electromagnéticas.
v=f*λ
La velocidad depende del medio en el vacío
v=c~300000 Km/s
La naturaleza corpuscular de la luz se representa con el modelo del fotón.
Estas partículas llevan consigo una cantidad de energía
ε=h*f
ε=h*c/λ
h es la constante de Planck 6.63e-34 J.s o
4.14e-15 eV.s
Johann Wilhelm
Ritter (1776-1810)
UV (1801)
Ast. óptica
Astronomía de
altas energías
Karl G. Jansky
(1905-1950)
Sir Frederick William
Herschel (1738-1822).
UV (1800)
Radio(1930)
Transparencia de la Atmósfera terrestre
Ast. IR
Radio-Astr
onomía
COLORES DEL UNIVERSO
La principal tareas en la Astronomía Moderna
es analizar e interpretar los diferentes rangos
del espectro electromagnético
Hubble Optico
Chandra (Xray)-Hubble(opt)-Spitzer(IR)
CAMPO DE RADIACION
Intensidad de radiación
Cuantos fotones emite la fuente
Que cantidad de fotones
atraviesa un área dada
F lu
jo
Cuantos fotones
Hay en un cierto
volumen
Presión. Que cantidad de
fuerza (momentum) transfiere
los fotones al golpear una
cierta área.
Y todo depende de la longitud
de onda y la interacción de la
radiación con el medio donde
se traslada.
Ley inversa del cuadrado
(Flujo de una fuente isotrópica)
r
Una fuente isotrópica emite igual energía
en todas direcciones. Asumiendo que no
hay perdida ni ganancia de energía, es
decir, la energía que emerge de la esfera
de radio R se conserva:
R
LEY INVERSA DEL CUADRADO DE LA DISTANCIA
Flujo estelar observado
R
r
Ángulo solido de la estrella
visto por Observador
OBSERVADOR
A DISTANCIA “D”
área del anillo
Sustituyendo dω
Comparando con la ecuación del flujo emergente con simetría azimutal
FUNCION DE PLANK
Ley de Wien
Ley de Stefan-Boltzman
TEMPERATURA Y
DISTRIBUCION DE ENERGIA
5727 C
(6000K)
100 C
(373 K)
0C
(273 K)
0.5mic
7.8mic
10.5mic
Magnitudes estelares
Magnitud Aparente: brillo de
una estrella tomando en
cuenta solo la energía que
registramos en un cierto filtro.
Donde fo es el flujo de una estrella de mangitud 0,
generalmente calibrada con la estrella Vega ( α
Lyra). El flujo observado depende de la sensibilidad
del detector y de la transmisividad del filtro.
R
Magnitud Absoluta: el brillo corrigiendo por una
distancia referencial de 10 pc. Generalmente
corregido por extinción interestelar.
10 pc
Color
V-R=-2.5 log(fv/fvo)
+2.5 log(fr/fro
Diferencia de brillo
V1-V2=-2.5 log(f1/f2)
MAGNITUDES APARENTES
-SOL
-26.7
-LUNA LLENA
-12
-VENUS
-4.3
-SIRIO
-1.6
-VEGA
0.0
-A SIMPLE VISTA
6.0
-con T. 20Cm
13
-T. Stock
19
- HUBBLE
30
Magnitud Bolométrica y Luminosidad
Es la magnitud de una estrella
si la emisión de energía pudiera
medirse en todas las
longitudes de onda
Area de
una
esfera
Teff
Flujo de
cuerpo
negro
L=4π R^2 sig*T^4
Supergigantes
BC
La correción bolométrica
(BC) siempre es <=0
Enanas
M0
4000K
BC=-1.38
G0
6000K
BC=-0.18
A0
10000K
BC=-0.30
B0
30000K
BC=-3.16
Donde 4.74 es la Mbol del sol y
Lsun=3.845e33 erg/s
Estimación del radio =>
DIAGRAMA COLOR MAGNITUD Y DIAGRAMA H-R
(Hertzsprung - Russell)
ESTRUCTURA ESTELAR
Estrellas: Equilibrio Hidrostático
Fotosfera
Cromósfera
Nucleo
Corona
Debido a que la mayoría de las fuerzas en la
estrella son esféricas. Ignorando rotación,
fuerzas magnéticas e interacción con
cuerpos cercanos, se pude obtener una
situación de equilibrio al igualar la fuerza
gravitatoria con la presión interna. En la
aproximación de gas ideal la presión se
relaciona con la temperatura y densidad:
Viento
Ftotal=m*a
dm*a=Fg-dP*dA
Dividimos por el volumen (dV=dA*dr) y sustituimos Fg
Donde ρ=dm/dV
dm
Si Ftotal=0
Mr
Aproximación global
(centro 'c' y superficie 's')
Fuentes de energía: tiempo de Kelvin-Helmholtz
Otro aporte de energía se genera gravitacionalmente al contraerse la estrella. El
potencial gravitacional es:
Aproximando a una
densidad uniforme:
El teorema de virial nos indica que la mitad de la energía producida es perdida
como luminosidad estelar. La otra mitad contribuye a la energía interna. Así la
energía radiada durante el colapso es 1/2 de Ug. Para el caso solar:
Asumiendo que el sol emite con una luminosidad constante podemos
encontrar la escala de tiempo Kelvin-Helmholtz
El cual es mucho menor a la edad del sol
~4.5 mil millones de años
Estrellas: fuentes de energía
La principal fuente de energía es la nuclear, un átomo está compuesto de protones
(e+) y neutrones en su núcleo (N), y electrones (e-) orbitando. El número de
protones es el número atómico (Z) del elemento. El número de masa A=Z+N es
el número de partículas en el núcleo. Los isótopos son elementos que poseen
diferentes número de neutrones y su notación es AEZ. Ejemplo.
Existe una energía de unión dada por la diferencia entre la masa de los elementos
individuales que conforman en núcleo y la masa efectiva del núcleo.
Las estrellas gastan la mayor parte de su vida transformando Hidrógeno a Helio. En
este caso la diferencia de masa está dada por:
Esto indica que 0.7% de la masa de los
protones es transformada a energía
Estrellas: fuentes de energía
Existen diferentes cadenas
nucleares para transformar
Hidrógeno a Helio, entre ellas las
cadenas protón-protón y el ciclo
CNO. Esto se da en la secuencia
principal (MS) del diagrama H-R.
CICLO CNO
Otras reacciones para
transformar He a elementos
más pesados se dan en la fase
post secuencia principal
Transporte de Energía
El flujo de energía es proporcional al
gradiente térmico. Las formas de
transporte de energía son:
Conducción
Convección
Radiación
Dependiendo de las condiciones
locales y de la cantidad de energía a
transportar se activan los diferentes
mecanismos.
La conducción es poco eficiente
debido a que el camino libre medio
del e- es mucho 4 ordenes menor
que el fotón (radiación). Excepción
estrellas compactas (desgeneradas)
La convección es un mecanismo
eficiente y domina a la radiación
cuando el medio es opaco.
Transporte de Energía
radiativo
convectivo
Sp Temp(K) masa(sol)
O5 42000
60
B0 30000
17.5
B5 15200
5.9
A0 9800
2.9
F0 7300
1.6
G0 5940
1.05
K0 5150
0.79
M0 3840
0.51
M5 3170
0.21
Formación estelar
Las estrellas se forman a
partir del medio interestelar el
cual es 1% polvo y 99% gas
MATERIAL ENTRE LAS ESTRELLAS
POLVO (1%)=> Extinción de Luz
Polvo
interplanetario
10 mu y 15 mu
Partícula de
polvo idealizada
con radio “r”
EXTINCION=Dispersión + Absorción
EXTINCION
Medio
Interestelar
POLVO
La energía de los
fotones absorbidos
se convierte en
energía térmica =>
La nube se calienta
y emite en el IR.
V1
Luz Dispersada
V2>V1
Extinción y Magnitud Absoluta
Ai/Av=0.48
9000 A
Av
5500 A
3600 A
Grafito
(2175 A)
Abs. en λ / Abs. en V
Au/Av=1.57
log(λ (A) )
Magnitud corregida por absorción
A(U)/A(V) = 1.57
A(B)/A(V) = 1.32
A(V)/A(V) = 1.00
A(I)/A(V) = 0.48
A(J)/A(V) = 0.29
A(K)/A(V) = 0.12
Vo=V-Av
Uo=U-Au=U-1.57*Av
Io=I-Ai=I-0.48*Av
Magnitud Absoluta: es la magnitud de una estrella colocada a 10 pc
V=> Mv
U=> Mu
I => Mi
etc...
1pc=3.6 años luz = 3.09e16m=206264.8 AU
Nube
oscura
Barnard
68
Cortesia de C. Lada
Exceso de color
Color
Observado
Color intrínseco
Tablas (Teff o SpT)
Ley de
extinción
Ejemplo el color B-V (4400A, 5500A)
Si se tiene el color observado y el color intrínseco derivado
de conocer el tipo espectral, se calcula Av
Johanes Hartmann (1865-1936)
MATERIAL ENTRE LAS ESTRELLAS
GAS (99%)=> Rasgos espectrales
H principal componente (70% en masa)
En 1904 J. Hartmann reportó lineas espectrales
fijas en binarias espectroscópicas (delta
Orionis). Estas deben ser formadas por gas
entre la fuente y el observador.
G
A
S
Inicialmente se pensó que algunas lineas
observadas en nebulosas se deben a un nuevo
elemento químico denominado nebulium. En
1927 Ira Bowen mostró que estas son lineas
prohibidas de O+,O++ y N+. Estas lineas
(difíciles de reproducir en laboratorios) se
generan a baja densidad donde las transiciones
colisionales no son importantes.
Hidrógeno Neutral (HI)
Medio Interestelar difuso
Hidrógeno Ionizado (HII)
Cerca de estrellas masivas
Tipo espectral-OB
Hidrógeno molecular. En
regiones relativamente
densas
Hidrógeno Neutral – Linea a 21 cm
Estudios Doppler y Zeeman a 21cm aportan
conocimientos cinemáticos (rotación) y de
la intensidad de campos magnéticos de la
Vía Láctea y otras galaxias
LA NEBULOSA DE ORION (GMC)
Disks
Dark
Nebulae
Reflection Nebulae
(HII regions)
Proplyds
Las estrellas se forman
en grupos a partir de
una nube molecular
FORMACION ESTELAR
La Nube Molecular se fragmenta
y forma protoestrellas
El disco evoluciona a un
nuevo sistema planetario,
en el proceso parte del
material es dispersado al
MIE.
La estrella evoluciona y
dependiendo de su masa
contribuye al
enriquecimiento del MIE
La protoestrella colapsa por su gravedad y
por conservación de momentum angular se
generan discos protoplanetarios
0
TASA DE FORMACION ESTELAR
La masa de la vía Láctea es de 10¹¹ Msun y su edad es de 10¹⁰ años => tasa de
formación estelar (M⁰) es de 10Msun/yr. Esto es un limite superior, M⁰ debió
ser mayor en las primeras etapas de la vía Láctea.
Estimaciones basadas en el numero de estrellas O (corta vida) es de 3Msun/yr
La eficiencia de formación es la fracción de masa de la nube molecular (M) que
es transformada en estrellas durante el tiempo de vida de la nube (τ).
τ es difícil de estimar. Usando caminos
evolutivos y cúmulos jóvenes asociados con
nubes moleculares este valor es de
~10⁷años.
En la vía Láctea la eficiencia es de 2-5%. Por largo tiempo se pensaba
que la baja eficiencia se debía al frenado del colapso por campos
magnéticos. Sin embargo, las observaciones y nuevos modelos teóricos
han demostrado que el proceso de formación es relativamente rápido
(pocos Myr) y que la baja eficiencia se debe a la dispersión de la nube por
estrellas masivas.
FRAGMENTACION DE LA NUBE
FUNCION INICIAL DE MASA
Edwin Salpeter (1924-2008)
Se forman más
estrellas de baja masa
que de alta masa.
Función de masa estelar
para la nebulosa de Orion
EVOLUCION PRE-SECUENCIA PRINCIPAL
Las estrellas se forman en grupos
Henyey Tracks
(radiativo)
Hayashi Tracks
(convectivo)
Grupos estelares=>Origen similar
(Distancia, Metalicidad y edad)
Weak T Tauri- No Acreción
Eyección de masa
al MIE
Clasical T Tauri – Acreción
posibles Jets
Estrellas T Tauri y Hebig AeBe
Estrellas T Tauri => 0.08<M*<1Msun (Tipos K y M)
Estrellas HaeBe => 2Msun<M*<8Msun (Tipos B, A y F)
Young Brown Dwarf => M*<0.08Msun
Estrellas IMTTau => 1Msun<M*<2Msun (Tipos G)
Estructuras de discos complicadas como en el caso la
la HaeBe AB Aur.
También se observan canales y huecos en la
estructura del disco (Disco en Transición).
Evolución Estelar
MASA REMANENTE
M<5Msun
1.4 Msun
1.4 – 3 Msun
> 3Msun
M>5Msun
Evolución Estelar
Evolución Estelar – 1 Masa Solar
SGB: Subgiant branch
RGB: Red Giant Branch
HB: Horizontal Branch
E-AGB: Early Asymtotic Giant Branch
TP-AGB: Thermal Pulse AGB
HB
Evolución Estelar – 5 Masas Solares
SGB: Subgiant branch
RGB: Red Giant Branch
HB: Horizontal Branch
E-AGB: Early Asymtotic Giant Branch
TP-AGB: Thermal Pulse AGB
El punto de salida de la secuencia principal de un cúmulo
(turn-off) puede indicar la edad del cúmulo.
M67: ~4 Gyr
NGC752: ~ 1 Gyr
Praesepe: 730 Myr
Hyades: 625 Myr
Pleiades: 100 Myr
h+X Per: 13 Myr
NGC2362: 5 Myr
13 Gyr
Variables y Binarias
Las estrellas pulsan.
Las estrellas RR Lyrae varían en días, la
magnitud absoluta promedio de esta estas
estrellas están cercanas a 0 (Mv=0).
Las estrellas Cepheidas varían su
brillo en , existe una relación periodo
(en días ) y Magnitud Absoluta
Mv= -2.43*(log[P]-1)-4.05
Variables y Binarias
Binarias
Eclipsantes
Binarias Visuales
Binarias Espectroscópicas
Variables y Binarias
Podemos calcular el periodo y el tiempo de
caida (relacionado al tamaño de la estrella)
t1t1
t2
t3
t4
Estados Finales – Nebulosa Planetaria
Nebulosas Planetarias
Estado Finales - Supernovas
Nebulosa del Cangrejo
Formación de nuevas estrellas
Kepler (SN1604)
Retorno de Material:
fases finales
Ojo de Gato
Masa en la Secuencia Principal
0.08-5 Msun => Nebulosa Planetaria
5-50 Msun => Supernova
SN1604
Masa de la Remanente
< 1.4 Msun => Enana Blanca
1.4-3Msun => Estrella de Neutrón
> 3Msun => Agujero Negro
NGC2392
MEDIO INTERESTELAR Y FORMACION ESTELAR
COMPONENTES DE UN SISTEMA PLANETARIO
1- ESTRELLA O ESTRELLAS (SOL)
2.- PLANETAS (8)
3.- PLANETAS ENANOS (5)
4.- SATELITES
5.- ASTEROIDES ( 2 cinturones)
6.- COMETAS
LEYES DE KEPLER
1.- LEY DE ELIPSES: La orbita de los planetas son elipses con el sol en uno de sus focos.
Este es el producto empírico de las leyes de Newton y la gravitación.
a
b
ae
2.- LEY DE AREAS: el radio vector de la
orbita barre áreas iguales en tiempos
iguales. Esto es un producto empírico de
la conservación de momento angular.
3.- LEY ARMONICA: el cuadrado de los
periodos de los planetas (P) son
proporcionales al cubo de su semi-eje
mayor (a). La tercera Ley de Newton y la
conservación del momento lineal lleva a
la interpretación newtoniana de esta ley
ATMOSFERA PLANETARIA
T,R,M
m
Distribución maxwelliana de
velocidades posee un pico en:
Vp=(2kT/m)1/2
Con un rms de:
Helio
CO2
Vrms= (3kT/m)1/2
Por otro lado la velocidad de
escape es:
Para la tierra
11.2km/s
Ve=(2GM/R)1/2 ~Mach 32
Un planeta retiene una
atmósfera de un elemento si:
Ve>Vp+10Vrms
Así un tipo de molécula es
retenida si:
T< GMm/(150kR)
Radiación Termal y Radiación reflejada
INCIDENTE
REFLEJADA + EMITIDA
Objetos del S.S emiten radiación termal siguiendo la Ley de Planck. Pero esta radiación
no es detectable en la región óptica. Estos objetos son visibles en la región óptica
(0.4-0.8 mic) debido a que tienen un componente de radiación solar reflejada.
La componente reflejada no depende de la temperatura del objeto, si no de su
ALBELO. El albelo es el cociente entre flujo de radiación reflejado y en incidente.
Estrella (s) central (es) : ejemplo
nuestro sol. Diversidad de estrellas
Hasta ahora la estrella de menor
masa (0.5% Tamaño del sol) con
un planeta (transito) es Kepler 42b.
Por otro lado la estrella HD13189
es la estrella más grande con
planeta detectado (125000 más
grande que el sol)
TEMPERATURA
ESTRELLAS MULTIPLES
PLANETAS: DEFINICION OFICIAL
PLANETAS (IAU: 24 de Agosto del 2006): Un cuerpo celeste que orbita alrededor de una
estrella (o sistema estelar) que además: a) posee suficiente masa para estar en equilibrio
hidrostático (forma esférica); b) ha limpiado la vecindad de su orbita de planetésimos y
c) no es un satélite de un planeta.
PROPIEDADES
Tamaño y Masa
Distancia al sol y elipticidad
Atmósfera y campos magnéticos
Satélites y anillos
MERCURIO Y VENUS
Rom. el mensajero y la diosa del amor
Es el planeta más interno, pequeño y de
mayor excentricidad del S.S. Orbita el Sol
cada 0.24 yr. Completa 3 rotaciones cada 2
orbitas (resonancia 3:2). Dobles
amaneceres, no posee atmosfera estable.
V=86% ©; M=82%©; D=0.7AU
V=5% ©; M=6% ©; D=0.4AU
-183C
Es el planeta con mayor brillo aparente.
0.615yr. Posee la menor excentricidad y su
rotación retrograda tiene un P=243d.
Atmosfera es muy densa CO2 (efecto
invernadero). Sale el sol por el oeste
427C
460C
Tierra
Es el planeta rocoso más grande. La principal
característica es la presencia de vida. Su inclinación
del eje de rotación con respecto a la eclíptica es
causa de las estaciones. Posee un campo magnético
relativamente alto y una atmósfera basada en oxígeno
Nitrógeno y CO2 principalmente.
La luna es su único satélite, con
un tamaño de menos de 1/3 de
la tierra. La teoría de formación
in situ, o de captura fue
rechazada luego de estudios
químicos de las rocas lunares.
La teoría más factible es la de
colisión de un asteroide con
la tierra, quitándole material del
cual se formó la Luna.
Marte
(dios romano de la guerra)
El planeta rojo (oxido de hierro). Completa una orbita en 1.88yr. Su periodo de rotación es
similar al de la tierra, con una inclinación de 25.2 grados. Posee una atmósfera delgada
(95% CO2)
Posee capas polares de hielo y la más grande montaña (M. Olimpo) y cráter (valle
Marineris) del S.S.
V=15% ©; M=11% ©; D=1.5AU
Es el planeta con mayor número de
misiones para su estudio.
-140C
Descubiertos en 1877 por Asaph Hall.
Nombrado con personajes de mitología
griega.
DEIMOS
(TERROR)
20C
PHOBOS
(PANICO)
Jupiter
El dios principal de la mitología Romana
.- Júpiter es el planeta más grande del S.S.
Completa su orbita en 11.86 yr con un periodo de
rotación de 9.9horas.
.- Posee <0.001 Msol, pero es 2.5 veces más
masivo que todos los otros planetas juntos.
V=1409 ©; M=318 ©; D=5.2AU
.- Su atmósfera (H y He) visible esta segregada
en varias bandas. La gran mancha roja es una
tormenta que existe desde al menos el siglo XVII.
.- Júpiter es un escudo protector, en 1994 fuimos
testigos del impacto del cometa Shoemaker-Levy.
En Julio del 2009 ocurrió otro impacto sobre
Júpiter. El 3 de junio de 2010 otro impacto de
menor proporción.
Además de las Lunas
Galileanas (Calisto,
Ganymedes, Europa e Io),
tienen 63 satélites
descubiertos. Posee un
sistema de anillos de polvo.
Saturno
Dios romano de la agricultura (cronos en Griego)
V=844 ©; M=95.2 ©; D=9.5AU
Posee los anillos más prominentes del
S.S. Completa su orbita en 29.66 yr con
un periodo de rotación de 10.5 horas.
Esta compuesto por hidrógeno con una
pequeña porción de Helio.
Posee un vortex polar el cual es la
región más caliente del planeta (-122C)
Las mejores imágenes fueron obtenidas
recientemente por Cassini (misión
extendida hasta el 2017).
Tiene al menos 63 satélites, siendo Titan el
más grande (comprende 90% de la masa
alrededor de Saturno incluyendo sus
anillos).
Los anillos se extienden entre 6630 km y
120700 Km con solo 20 metros de
espesor. Está compuesto de hielo (93%) y
cabonaceus amorfos (7%)
Urano y Neptuno
dios griego del firmamento y dios romano del mar
Completa una orbita en 84.3 años con un
periodo de rotación de 17.25 horas. 1Er
planeta descubierto por telescopio
(W.Herschel). El eje de rotación esta casi
alineado con el equinoccio. Posee 27
satelites y un complicado sistema de anillos
V=64 ©; M=14 ©; D=19.2AU
Fue el primer planeta descubierto por
predicciones matemáticas. Completa su
orbita en 164.8 años y con rotación de
16.4horas. Neptuno tiene 13 satélites (tritón)
y anillos de hielos, silicatos y carburos.
V=58 ©; M=17 ©; D=30.1AU
METANO
Y Pluton?...
Es un planeta Enano
CERES
HAUMEA
ERIS: ligeramente
más grande que
plutón.
MAKEMAKE
FORMACION DEL SISTEMA SOLAR:
HECHOS IMPORTANTES
1) El sol y el sistema solar se formaron al mismo tiempo hace 4.5 billones de años.
Es posible medir la edad del material planetario mediante los elementos radiactivos:
d=do+P*(e^(l.t)-1)
, donde P decae a d, do es la abundancia inicial y l constante de decaimiento radiactivo.
2) El sistema solar se formó de material nebular frío y no de material nebular
enfriado. Estudios de la composición química, especialmente medidas de Deuterio y Litio.
El deuterio se destruyo en el sol tan pronto como las reacciones termonucleares
comenzaron. El los planetas gigantes el radio D/H2 es relativamente alto. El Litio medido
en meteoritos es comparable al del medio interestelar, en el sol es despreciable.
3) Rasgos de colisiones entre cuerpos celestes, especialmente en las primeras
etapas del S.S.
4) A pesar que el sol tiene 99.8% de la masa total del S.S, retiene solo un 2% del
momento angular (rotación solar relativamente lenta)
5) Observaciones en poblaciones estelares jóvenes confirman que la mayoría de las
estrellas generan un disco protoplanetario durante su formación (viva el Infrarrojo).
TEORIAS DE IMPACTO O FUERZA DE TIDAL
G. Buffon (1745): Un cometa colisionó con el sol=>ejección de material
planetario el cual se condensó ( De donde viene el cometa??)
J. Jeans (1916 y 1926): Flujos de material solar fueron ejectados por el paso
de una estrella cercana (fuerza de tidal). Baja probabilidad que esto ocurra.
Problemas:
El flujo de material solar caliente tiende a dispersarse en vez de condensarse.
No se explica la relación diferencial entre materiales volátiles del sol, de los
gigantes gaseosos y de los cuerpos externos. Estos materiales debieron
consumirse en el sol.
No se observan suficientes colisiones o acercamientos entre estrellas para
explicar la gran fracción de discos protoplanetarios observados en regiones
de formación estelar.
No se explica que el material planetario tenga trazos de la química primigenea
(Deuterio, Litio).
No se explica que el sol y el S.S tenga la misma edad.
TEORIAS DE CAPTURA
Primero se formó el sol y luego capturo material circumesletar para formar
planetas. H. Alfven and Arrhenius: El sol se cruzó con dos nubes
moleculares las cuales dieron origen a los planetas terrestres y jovianos
respectivamente.
PROBLEMAS:
NO SE EXPLICA LA BAJA ROTACION DEL SOL
NO SE EXPLICA PORQUE ESTAN COPLANARES
EXISTE UNA BAJA PROBABILIDAD DE CAPTURA
COLISIONES CONDUCIRIAN A LA DISPERSION DE PARTICULAS.
CONTRADICE QUE LA EDAD DEL SOL Y EL S.S SEA LA MISMA.
TEORIAS NEBULARES
El sistema solar se formó del mismo material que el sol. La nube progenitora se
contrae generando una estructura aplanada la cual se condensó para formar
planetas. Los primeros modelos propuestos por I. Kant (1755) y Laplace (1996)
no explicaban el poco momento angular del sol ni predecía como el material se
condensa para formar planetas.
F. Hoyle propone que el material protoplanetario forma anillos los cuales
transfieren momento angular a través de campos magnéticos. Se forman
partículas de polvo y estas acretan material. Los materiales menos volátiles
permanecen cerca del sol (división planetas terrestres/ planetas jovianos).
Modificaciones adicionales a la teoría de Laplace incluyen viscosidad (Berlage)
y vientos solares (Schatzman) y frenado electromagnético (Hoyle), Esto explica
el poco momento angular del sol.
Los modelos nebulares se pueden dividir en:
Nebulosa Masiva (Cameron). Un disco de 1 Msun, 0.85 es ejectado por vientos
solares en 100000 años, 0.15 forman planetas y otro acreta al sol.
Nebulosa de baja masa: Md=0.01Msun. El material se enfría se acumula en el
plano y forma planetesimos los cuales crecen para formar objetos mayores.
PRE-TRANSITION
AL DISKS
Espaillat et
al
EVOLVED DISKS
?
TRANSITIONAL
DISKS
Grains grow and planetesimal bodies
(1000-2000Km) are built
OPTICALLY THICK FLARED DISKS
The timescale for primordial disks dissipation:
5-7 Myr for LMS;
<3Myr for IMS.
DEBRIS DISKS
PLANETARY
SYSTEMS
For IMS, the debris disk
phenomenon start to dominate at 5
Myr and is stronger around 10-15
Myr
Debris disks emission decreases
with age from ~10 Myr to few Gyr
(Rieke et al 2005)
PLANETAS EXTRASOLARES
- 300 años AC, el filosofo griego Epicurus afirmaba la existencia de un numero
infinito de mundos.
- Apenas en 1995 se confirmó un planeta alrededor de la estrella 51 Pegaso.
usando medidas de velocidad radial (Michael Mayor y Didier Queloz)
Para 25/09/2013 existen casi 2000 planetas en mas de 1200 sistemas
planetarios de los cuales 168 son multiples
http://exoplanet.eu/catalog.php
http:http://planetquest.jpl.nasa.gov/)
Imagen Directa
Eclipses y Tránsitos
Velocidad Radial
Astrometría
Tránsitos y eclipses planetarios
1207P en 677 S.P. (357 multiples)
Se registran variaciones de brillo en el tiempo. En el óptico se obtiene una disminución
de brillo por el transito del planeta.
La disminución de brillo depende del tamaño del
planeta y de la orientación.
La frecuencia de esa disminución depende de
periodo orbital (P² prop. D³)
Transito de Mercurio
y Venus
Transito de Jupiter (simulado)
2012
Next 2117
Tránsitos planetarios
La hazaña de detectar planetas como
la tierra es comparable a tratar de
“distinguir una luciérnaga junto a la
luz de un reflector situado a 5000
kilómetros de distancia en una noche
de niebla” (Tim Apenzeller).
Se registran variaciones de brillo
en el tiempo. En el óptico se
obtiene una disminución de brillo
por el transito del planeta. Estas
variaciones son periodicas.
EFECTO DINAMICOS: ASTROMETRIA Y
VELOCIDADES RADIALES: 440 S.P
605 P en 454 S.P.
(108 multiples)
Dos cuerpos se mueven alrededor de su centro de masa.
Si las masas son similares el eje está en la distancia media.
Si un cuerpo es muy masivo el eje esta cerca del centro del
objeto más masivo
Se aleja y
se acerca
EFECTO DINAMICOS: VELOCIDADES
RADIALES: Efecto Doppler
SONIDO
ONDAS MECANICAS
ONDAS ELECTROMAGNETICAS- LUZ
EFECTO DINAMICOS: ASTROMETRIA Y
VELOCIDADES RADIALES: 440 S.P
532 P en 400 S.P.
(93 multiples)
Velocidades Radiales: Se estudia la
posición en lineas espectrales de la
estrella que por efecto doppler deben ser
cíclicas en presencia de un planeta (face
off; resolución espectral)
Astrometría. De igual manera se buscan
movimientos cíclicos en la posición de la
estrella alrededor del baricentro (face-on;
resolución espacial)
IMAGENES DIRECTAS
58P en 53 S.P. (3 multiples)
Beta Pic: Mp=2-5Mj
2M1207 b: Primer planeta
identificado directamente (5Mj)
Folmahaut b (Hubble)
Alrededor de una Debris
disks. Mp=1Mj
Planetas descubiertos a la fecha
Sesgo Observacional
MERCURIO TIERRA JUPITER
La mayoria de los planetas
detectados son jupiters
calientes Planetas masivos
cercanos a la estrella.
ERIS 68AU; Pluton 40AU
Sesgo Observacional
MERCURIO TIERRA JUPITER
La mayoria de los planetas
detectados son jupiters
calientes Planetas masivos
cercanos a la estrella.
ERIS 68AU; Pluton 40AU
VIDA EN EL UNIVERSO!
EXISTE ALTA PROBABILIDAD QUE EN EL
UNIVERSO EXISTAN NUMEROSOS SISTEMAS
PLANETARIOS CON ZONAS HABITABLES E
INCLUSO CON CONFIGURACIONES
SIMILARES A NUESTRO SISTEMA SOLAR
GRACIAS