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El Descubrimiento de Planetas
más allá del Sistema Solar
Luis A. Aguilar
Instituto de Astronomía, UNAM.
Primero que nada,
¿Qué es un planeta?
.
Contrariamente a lo que pudiese
pensarse,
Esto es algo dificil de
contestar
¿Te has preguntado alguna vez, qué es un planeta?
.
Cuando pensamos en planetas, lo que
se nos viene a la mente son los planetas
de nuestro Sistema Solar:
.
Mercurio, Venus, La Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano,
y Neptuno.
A lo mejor podrias pensar que un planeta es un
cuerpo celeste que no tiene brillo propio y da
vueltas alrededor de una estrella ......
.
¡Pero también los asteroides no producen luz y
dan vuelta alrededor del sol!
¿Qué es entonces un
planeta?
.
¿Qué es entonces un
planeta?
Tal vez te sorprenda saber que aún los mismos astrónomos
.
no están del todo seguros
Veamos como podemos definir un
planeta
En primer lugar, un planeta no es una estrella ......
.
Veamos como podemos definir un
planeta
En primer lugar, un planeta no es una estrella ......
.
La diferencia fundamental entre una estrella y un planeta es su tamaño, o más
exactamente, su masa. Entre más masa tiene un objeto celeste, mayor es la
presión y la temperatura en su centro. En una estrella, el centro se pone tan
caliente, que se producen explosiones nucleares, que liberan mucha energía y
hacen que una estrella brille con luz propia.
La masa mínima de una estrella es de 8 centésimos de la masa del Sol
Veamos como podemos definir un
planeta
Esto hace que una estrella brille con luz propia,
mientras que un planeta sólo puede reflejar la luz
que recibe de una estrella.
.
Veamos como podemos definir un
planeta
Sin embargo, existen las enanas cafés, que son "estrellas" que
no alcanzaron a prender explosiones nucleares en su centro.
Una enana café es más pequeña que una estrella, pero más grande que un planeta.
Una enana café brilla, pero no tanto como una estrella.
Los. astrónomos creen que para ser una enana café, un cuerpo celeste debe tener al
menos una masa igual a un centésimo de la masa del Sol, que es aproximadamente 10
veces la masa del planeta Júpiter.
Veamos como podemos definir un
planeta
Así pues, la masa más grande de un planeta es igual
a ¡10 veces la masa de Júpiter!
.
¿Y cuál es la masa más pequeña?
Veamos como podemos definir un
planeta
Aquí la masa es importante para determinar la forma
.
Veamos como podemos definir un
planeta
Aquí la masa es importante para determinar la forma
En un planeta, la gravedad
tiene suficiente fuerza como
para hacer que éste sea
esférico.
.
Veamos como podemos definir un
planeta
Aquí la masa es importante para determinar la forma
En un planeta, la gravedad
tiene suficiente fuerza como
para hacer que éste sea
esférico.
.
En un objeto más pequeño,
como un asteroide, la gravedad
no puede vencer la dureza de
la roca, y por lo tanto éste no
se vuelve esférico.
Veamos como podemos definir un
planeta
Aquí la masa es importante para determinar la forma
En un planeta, la gravedad
tiene suficiente fuerza como
para hacer que éste sea
esférico.
.
En un objeto más pequeño,
como un asteroide, la gravedad
no puede vencer la dureza de
la roca, y por lo tanto éste no
se vuelve esférico.
Veamos como podemos definir un
planeta
Pero existen objetos esféricos en el Sistema Solar
que no llamamos planetas ......
Algunos como la Luna no dan vueltas
alrededor del Sol, sino de un planeta.
Pero otros, como los recién descubiertos,
Sedna y Quaoar, si dan vueltas alrededor del
Sol.
La
. masa más pequeña de un planeta no esta muy bien definida,
para algunos astrónomos es la masa de Plutón, que es cien mil
veces más pequeña que la de Júpiter.
Entonces, un planeta
es:
Un cuerpo celeste cuya masa esta entre 10 veces y una
cienmilésima de la masa de Júpiter.
Un cuerpo celeste que no brilla con luz propia, sino luz reflejada.
Un cuerpo celeste que gira alrededor de una estrella
Un cuerpo celeste que es esférico.
.
Para
llamarlo planeta, un objeto debe cumplir con todos estos
requisitos.
¿Cómo es un planeta?
.
¿Cómo es un planeta?
Mercurio
Marte
Venus
Tierra
Plutón
En el Sistema Solar existen dos tipos diferentes de planetas:
.
Por un lado estan los planetas terrestres: estos son
pequeños, hechos de roca y con un núcleo metálico. Con
excepción de Plutón, que es el más pequeño y distante,
todos estan cerca del Sol.
¿Cómo es un planeta?
Urano
Neptuno
Saturno
Júpiter
En el Sistema Solar existen dos tipos diferentes de planetas:
Por otro lado estan los gigantes gaseosos,: estos son
grandes, hechos de gases y elementos ligeros. Todos estan
. lejos del Sol y giran a gran velocidad.
¿Cómo es un planeta?
Órbitas
.Con excepción de Plutón, todos los planetas siguen caminos casi
circulares alineados en un mismo plano
¿Cómo es un planeta?
Tamaños
Órbitas
Comparado
con la Tierra, sus diámetros van desde una quinta parte
.
para Plutón, hasta 11 veces más grande para Júpiter.
¿Cómo es un planeta?
Tamaños
Distancias
Órbitas
Mercurio
da vueltas alrededor del Sol 3 veces más cerca que la Tierra,
.
mientras que Plutón esta 40 veces más lejos.
¿Hay planetas girando alrededor
de otras estrellas?
.
Desde hace mucho tiempo, filósofos,
escritores y científicos, han imaginado
mundos más allá de nuestro sistema
planetario
.
Desde hace mucho tiempo, filósofos,
escritores y científicos, han imaginado
mundos mas allá de nuestro sistema
planetario
Y los hemos poblado con todo un zoológico de criaturas fantásticas
.
Sin embargo, los astrónomos que estudian la
formación del Sistema Solar, tenían muy fuertes
sospechas de que existen planetas alrededor de
otras estrellas
Creemos que al formarse una estrella, se forma un disco gaseoso a su alrededor.
En este disco se condensa polvo que, al chocar entre sí, forma grava, piedras,
rocas y así hasta llegar a planetesimales y planetas.
.Al final, la formación planetaria es terminada cuando la luz intensa de la estrella
recién formada disipa el disco gaseoso.
Sin embargo, los astrónomos que estudian la
formación del Sistema Solar, tenían muy fuertes
sospechas de que existen planetas alrededor de
otras estrellas
. proceso de formación planetaria puede ser estudiado en detalle por medio de
Este
simulaciones de computadora
Sin embargo, los astrónomos que estudian la
formación del Sistema Solar, tenían muy fuertes
sospechas de que existen planetas alrededor de
otras estrellas
De hecho, ya se ha podido observar discos de gas y polvo alrededor de otras
.
estrellas. Discos que suponemos suponemos formaron planetas.
Pero encontrar un planeta más allá del Sistema Solar es
una tarea increíblemente dificil.
.
¿Por qué es tan dificil descubrir un planeta en otra
estrella?
.
¿Por qué es tan dificil descubrir un planeta en otra
estrella?
Una razón es la lejanía. La Tierra esta a sólo 8 minutos-luz del Sol,
.pero la estrella más cercana esta a 4 años-luz.
A esta distancia, es muy, pero muy dificil, ver a un planeta.
¿Por qué es tan dificil descubrir un planeta en otra
estrella?
Otra razón es el hecho de que los planetas no emiten luz propia,
sino que sólo reflejan la que reciben de su estrella, lo cual los hace
.
muy
débiles comparados con su estrella.
¿Has notado como la misma lámpara que aparece brillante en la
noche, se nota apenas cuando la ves durante el día?.
¿Cómo podemos entonces descubrir un planeta que gira
alrededor de otra estrella?
.
¿Cómo podemos entonces descubrir un planeta que gira
alrededor de otra estrella?
.
Cuando dos estrellas giran, una alrededor de la otra, ámbas se
mueven de forma similar.
¿Cómo podemos entonces descubrir un planeta que gira
alrededor de otra estrella?
Pero cuando es un planeta el que gira alrededor de una estrella,
el. planeta, por ser más pequeño, se mueve mucho, y la estrella poco..
¿Cómo podemos entonces descubrir un planeta que gira
alrededor de otra estrella?
Este pequeño movimiento de la estrella puede ser medido .....
.
¿Cómo podemos entonces descubrir un planeta que gira
alrededor de otra estrella?
Este pequeño movimiento de la estrella puede ser medido .....
Usando lo que los Astrónomos llaman efecto Doppler.
Cuando un auto se acerca a nosotros, oimos el ruido del motor de una
manera, y cuando éste se aleja, oimos el ruido de manera diferente.
Primero lo oimos con tonos agudos, después con tonos graves.
Esto
. se debe a que el sonido es una onda: cuando el auto se acerca, la onda
se "comprime" y cuando se aleja se "estira". Una onda corta es una nota
aguda, mientras que una onda larga es una nota grave.
¿Cómo podemos entonces descubrir un planeta que gira
alrededor de otra estrella?
Este pequeño movimiento de la estrella puede ser medido .....
Usando lo que los Astrónomos llaman efecto Doppler.
Con la luz sucede lo mismo, solo que en éste caso, una onda corta
.
corresponde a luz azul, mientras que una onda larga es luz roja.
Esto puede ser aprovechado para detectar el movimiento de una estrella.
¿Cómo podemos entonces descubrir un planeta que gira
alrededor de otra estrella?
Este pequeño movimiento de la estrella puede ser medido .....
Usando lo que los Astrónomos llaman efecto Doppler.
La variación en el color es muy pequeña y corresponde típicamente a un
cambio mil veces más pequeño que la velocidad con que la estrella se
.
mueve
por la galaxia. Esto es equivalente a poder medir un cambio de 0.1
km/h en un auto que se mueve a 100 km/h en la carretera.
¿Cómo podemos entonces descubrir un planeta que gira
alrededor de otra estrella?
Otra forma de descubrir planetas es por ocultamiento
.
¿Cómo podemos entonces descubrir un planeta que gira
alrededor de otra estrella?
Otra forma de descubrir planetas es por ocultamiento
.
Hay veces en que un planeta, al girar alrededor de su estrella,
pasa por enfrente de ésta, visto desde la Tierra.
Cuando esto pasa, el brillo de la estrella disminuye un poco.
¿Cómo podemos entonces descubrir un planeta que gira
alrededor de otra estrella?
Otra forma de descubrir planetas es por ocultamiento
La magnitud del efecto depende de los tamaños relativos del planeta y la
estrella, como los planetas son muchos más chicos que las estrellas, el
efecto será pequeño.
.
¿Cómo podemos entonces descubrir un planeta que gira
alrededor de otra estrella?
Otra forma de descubrir planetas es por ocultamiento
La magnitud del efecto depende de los tamaños relativos del planeta y la
estrella, como los planetas son muchos más chicos que las estrellas, el
efecto será pequeño.
En
. el caso de Júpiter pasando frente al Sol, este efecto es de un 3%, o sea
que equivale a poder distinguir entre un foco de 100 watts y uno de 97 watts.
Para el caso de la Tierra el efecto es muchísimo menor.
Descubriendo planetas
extrasolares
.
Descubriendo planetas
extrasolares
A pesar de todas las dificultades, el 5 de Octubre de 1995,
dos Astrónomos Franceses: Michel Mayor y Didier Queloz,
del Observatorio de Haute Provence, anunciaron haber
descubierto el primer planeta extrasolar.
.
Descubriendo planetas
extrasolares
A pesar de todas las dificultades, el 5 de Octubre de 1995,
dos Astrónomos Franceses: Michel Mayor y Didier Queloz,
del Observatorio de Haute Provence, anunciaron haber
descubierto el primer planeta extrasolar.
.
Se trata de un planeta con la mitad de la masa de Júpiter que gira
alrededor de la estrella 51-Pegasi, una estrella muy parecida al Sol
a 50 años-luz de distancia.
La magnitud del cambio en la velocidad de la estrella es de 55 m/s.
Descubriendo planetas
extrasolares
A pesar de todas las dificultades, el 5 de Octubre de 1995,
dos Astrónomos Franceses: Michel Mayor y Didier Queloz,
del Observatorio de Haute Provence, anunciaron haber
descubierto el primer planeta extrasolar.
Tan sólo una semana después, el Astrónomo Americano Geoff Marcy confirmó el
descubrimiento desde el Observatorio de Lick. La carrera por descubrir el primer
planeta extrasolar, ¡terminaba con un final de película!
. el nuevo planeta sorprendió a todos: se movía a sólo una vigésima
Pero
parte de la distancia Tierra-Sol, completando una vuelta en tan sólo 4 días.
Descubriendo planetas
extrasolares
Y entonces la avalancha de descubrimientos empezó ....
.
Descubriendo planetas
extrasolares
Y entonces la avalancha de descubrimientos empezó ....
En Enero de 1996, Marcy descubrió el segundo planeta extrasolar,
esta vez alrededor de la estrella 70-Virginis a 57 años-luz de nosotros.
.El nuevo planeta resultó ser un gigante de masa 7 veces la de Júpiter,
que se mueve a una distancia de su estrella igual a la mitad de la distancia
Tierra-Sol, completando una vuelta cada 116 días.
Descubriendo planetas
extrasolares
Y entonces la avalancha de descubrimientos empezó ....
Al siguiente mes, se descubre un tercer planeta, ahora alrededor
de la estrella 47-Ursa Majoris a 45 años-luz.
.El tercer planeta tenía una masa intermedia a los dos anteriores: 2.5 veces
la masa de Júpiter. El tamaño de su órbita resultó ser mayor: 2 veces la
distancia Tierra-Sol, completando una vuelta cada 3 años.
Descubriendo planetas
extrasolares
Y entonces la avalancha de descubrimientos empezó ....
En Agosto del mismo año se descubren planetas alrededor de
55-Canceri, Tau-Bootis y Upsilon-Andromedae.
En total, se descubren 6 planetas en 1996.
Uno en 1997.
Ocho en 1998.
Trece en 1999.
.¡Veintiocho en el 2000!
Hasta el 30 de Abril de 2004, el conteo va en 123 planetas
extrasolares.
¿Qué hemos aprendido sobre planetas
extrasolares?
.
¿Qué hemos aprendido sobre planetas
extrasolares?
La mayoría de las estrellas a las que se les ha descubierto planetas
. estan cerca del Sol.
Pero esto es debido a que entre más cerca, más fácil es hacer un
descubrimiento.
¿Qué hemos aprendido sobre planetas
extrasolares?
Con un par de excepciones, la mayoría de los planetas gira muy cerca
de su estrella.
. Esto también es debido al método Doppler usado para hacer la mayoría
de los hallazgos: el movimiento de la estrella es mayor al estar más cerca
el planeta.
¿Qué hemos aprendido sobre planetas
extrasolares?
.
Las masas de los planetas descubiertos van desde un medio de la
masa de Júpiter, hasta el límite superior de 10 veces ésta, donde
empieza la región de las enanas cafés.
¿Qué hemos aprendido sobre planetas
extrasolares?
.
En general, el método Doppler no puede descubrir planetas como los que existen en el
Sistema Solar, pues éstos son muy pequeños, o estan muy lejos del Sol.
¿Qué hemos aprendido sobre planetas
extrasolares?
Sin embargo, en 1999 se anunció el descubrimiento de un planeta alrededor
de la estrella HD-209458. Lo significativo es que no se usó el método Doppler,
sino el de la medición del cambio en el brillo de la estrella al pasar el planeta
por enfrente.
Esto es muy importante, pues éste método es diferente al Doppler y abre la
posibilidad de encontrar otro tipo de planetas.
.
¿Qué hemos aprendido sobre planetas
extrasolares?
¿Qué sabemos de sus órbitas?
Contrariamente a los que se esperaba, hay muchos planetas que siguen
. órbitas muy elongadas. Esto es un grán misterio.
¿Qué hemos aprendido sobre planetas
extrasolares?
Algo muy importante para nosotros
es la llamada zona habitable, que es
la región donde la temperatura de los
planetas no es tan caliente que se
evapore el agua, ni tan fría que se
congele.
En esta zona, podría existir vida como
la conocemos.
.
Lamentablemente, la mayoría de los
planetas encontrados no esta en esta
zona.
La diversidad de planetas encontrados ha sido
una enorme sorpresa para los Astrónomos
Hay un planeta tan pequeño que su masa es de sólo 0.2 veces la
masa de Júpiter, mientras que el planeta más grande es 11 veces más
masivo que Júpiter.
Hay un planeta que da vueltas alrededor de su estrella en tan sólo 3
días, otro lo hace en poco mas de 4 años y medio.
El planeta más cercano a su estrella esta a sólo una fracción de la
distancia Tierra-Sol: 0.04 veces. El planeta más lejano esta 2.8 veces
mas distante que la separación Tierra-Sol.
En el Sistema Solar, las órbitas de los planetas son muy circulares,
siendo la excentricidad máxima, que es una medida del elongamiento
de la órbita, igual a 0.2; entre los planetas descubiertos, poco mas de un
tercio tienen excentricidades mayores a 0.3
Se han encontrado incluso, planetas que giran alrededor de pulsares,
que son los cuerpos muertos de estrellas que explotaron como
supernovas.
.
Según parece, hay planetas en la Galaxia como para darle el suyo propio,
¡a cada habitante de la Tierra!
¿Qué nos depara el futuro?
La exploración directa de los
planetas del Sistema Solar
continuará.
Aterrizaje de la sonda Huygens en Titán, uno de los satélites
de Saturno. La sonda Cassini se observa al fondo a la derecha.
.
¿Qué nos depara el futuro?
La exploración directa de los
planetas del Sistema Solar
continuará.
La misión fotométrica Kepler buscará planetas alrededor
de otras estrellas usando la técnica del ocultamiento..
.
Alrededor del año 2007, la NASA
lanzará al espacio el satélite Kepler,
que estudiará con muy alta precisión
las fluctuaciones en el brillo de
estrellas cercanas al Sol. Podrá
descubrir planetas extrasolares por
el método de ocultamiento.
¿Qué nos depara el futuro?
La exploración directa de los
planetas del Sistema Solar
continuará.
Alrededor del año 2007, la NASA
lanzará al espacio el satélite Kepler,
que estudiará con muy alta precisión
las fluctuaciones en el brillo de
estrellas cercanas al Sol. Podrá
descubrir planetas extrasolares por
el método de ocultamiento.
La misión interferométrica SIM buscará obtener imágenes
directas de planetas alrededo de otras estrellas usando
técnicas que permiten obtener imágenes con muy alta resolución.
.
Más ambicioasa aún, es la misión
SIM planeada para el año 2009,
que buscará obtener imágenes
directas de otros mundos por medio
de técnicas interferométricas.
¿Qué nos depara el futuro?
Los primeros emisarios de la humanidad al Universo han partido ya.
.
Vivimos tiempos realmente extraordinarios.
Espero que hayan disfrutado esta plática
y aprendido algo nuevo
FIN
.