Mundos más allá del Sistema Solar

El descubrimiento de nuevos mundos fuera de nuestro vecindario solar ha sorprendido por su cantidad y variedad. A

la fecha, sabemos que existen más de tres mil planetas orbitando estrellas diferentes a nuestro Sol, algunos de ellos

con configuraciones orbitales bastante diversas. Discutiremos sobre algunos efectos dinámicos que regulan la evolución de

tales sistemas planetarios y su implicación a la pregunta ¿estamos solos en el universo?

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Una breve introducciónEl número de exoplanetas descubiertos a la fecha asciende a más de 3600 (http://www.exoplanets.eu)

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Algo de historia

Didier Queloz - Michael Mayor

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Algo de historiaDesde entonces, el número de descubrimientos ha aumentado de manera notoria.

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Datos curiosos1. El sistema exoplanetario más cercano a la Tierra:

Proxima Centauri b, (descubierto en agosto de 2016) a 4.2 años luz.

2. El exoplaneta más cercano a su estrella: Kepler-42 c, un año aquí dura solo 11 horas.

3. El exoplaneta más masivo: HD 87883 b, es 82 veces más masivo que Júpiter.

4. El sistema con mayor número de exoplanetas: HD 10180, posee 7 planetas confirmados y 2 candidatos potenciales.

5. El sistema con mayor número de exoplanetas rocosos en zona de habitabilidad: TRAPPIST-1 posee 7 exoplanetas rocosos, 3 de ellos en la zona de habitabilidad.

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Algo de historia

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Algo de historia

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Algo de historiaUn exoplaneta, por pequeño que sea, jamás órbita a una estrella completamente estática.

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Datos curiososEl descubrimiento de 51 Pegasi b fue en sí un hito en la historia de la ciencia. No menos sorprendente fue darnos cuenta de las “extrañas” características que poseía.

¿Cómo es posible que un planeta de la mitad de la masa de Júpiter

este tan cerca de su estrella? Esta “anomalía” obligó a analizar críticamente los modelos de

formación planetaria y a plantea nuevas

hipótesis para explicar las observaciones

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Migración planetariaLa existencia de planetas gigantes muy cerca a sus estrellas es actualmente explicada gracias a las fuertes interacciones sufridas por el exoplaneta con el disco de gas y polvo en el que nació. Esta interacción modificó sus parámetros orbitales hasta llevarlo a una órbita muy cercana respecto a su estrella.

Migración tipo I: planetas poco masivos.

Migración tipo II: planetas muy masivos. Esta es la que experimentó 51 Pegasi b

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Migración planetariaLas investigaciones recientes han confirmado el carácter gaseoso de 51 Pegasi b. Esto (entre muchas otras cosas) hace que su probabilidad de ser habitable sea prácticamente nula.

Pero ¿qué debemos entender por un lugar “habitable”?

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Habitabilidad PlanetariaLas investigaciones recientes han confirmado el carácter gaseoso de 51 Pegasi b. Esto (entre muchas otras cosas) hace que su probabilidad de ser habitable sea prácticamente nula.

Pero ¿qué debemos entender por un lugar “habitable”?

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El concepto de Zona de HabitabilidadEl descubrimiento de sistemas planetarios fuera del Sistema Solar inspiró varios intentos para “cuantificar” las condiciones mínimas que permitirían este escenario. El concepto especulado desde la década de 1950 siempre ha tenido como eje transversal la existencia de agua líquida.

Independiente del tipo espectral, es siempre posible definir límites interiores y exteriores que en condiciones ideales permitirían la existencia de agua líquida

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El concepto de Zona de HabitabilidadDe acuerdo con lo anterior, es posible encontrar un planeta “habitable” incluso alrededor de estrellas de poca masa (estrellas enanas). Pero si el planeta se encuentra muy cerca, cosas indeseables pueden suceder.

MAREAS

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Mareas gravitacionalesSi la Luna es capaz de deformar el nivel medio de las aguas ¿qué efecto tiene sobre la parte sólida de la Tierra?

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Mareas gravitacionalesAunque hay un debate entre el nivel de correlación existente entre los terremotos y la posición de la Luna, hay algo que no podemos negar: la tercera ley de Newton

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Mareas gravitacionalesEntonces si la luna ejerce mareas en el planeta, este a su vez generará mareas en la Luna. Los “moonquakes” han sido detectados.

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Mareas gravitacionalesAhora bien, ya que la Luna es un objeto extendido, la intensidad de la fuerza gravitacional varia de un punto a otro

Deformación por marea

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Mareas gravitacionalesSi me paro en la Luna y veo el movimiento de la Tierra a mi alrededor, en un caso ideal, el abultamiento por marea debería “seguir” a la Tierra, de manera que la maxima elongación se logrará cuando la Tierra este sobre el cenit.

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Mareas gravitacionalesSin embargo, en el mundo real, el reacomodo de las capas internas de la luna toma tiempo. Esto en últimas, da origen a un desfase geométrico entre la posición de la Tierra y la maxima deformación que sufre la Luna.

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Mareas gravitacionalesSin embargo, en el mundo real, el reacomodo de las capas internas de la luna toma tiempo. Esto en últimas, da origen a un desfase geométrico entre la posición de la Tierra y la maxima deformación que sufre la Luna.

Torque de Marea

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Mareas gravitacionalesSin embargo, en el mundo real, el reacomodo de las capas internas de la luna toma tiempo. Esto en últimas, da origen a un desfase geométrico entre la posición de la Tierra y la maxima deformación que sufre la Luna.

Torque de Marea

⌧ =3

2k2m

2sG

R5

a6sin 2�e

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Mareas gravitacionalesEl efecto neto de la aplicación del torque sobre la Luna, es disminuir su velocidad rotacional hasta llegar a una configuración de “equilibrio”. En este contexto, el equilibrio se logra cuando el torque de marea desaparece (o se hace mínimo), es decir, cuando el objeto deformado le muestra una misma cara al perturbador, lo que se conoce como un estado de resonancia 1:1

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Mareas gravitacionalesEl efecto neto de la aplicación del torque sobre la Luna, es disminuir su velocidad rotacional hasta llegar a una configuración de “equilibrio”. En este contexto, el equilibrio se logra cuando el torque de marea desaparece (o se hace mínimo), es decir, cuando el objeto deformado le muestra una misma cara al perturbador, lo que se conoce como un estado de resonancia 1:1

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Mareas gravitacionalesAhora bien, ¿que sucederia si cambiamos a la Tierra por el Sol y a la Luna por Mercurio?

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Mareas gravitacionales¿Entonces qué podemos concluir acerca de esta imagen?

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Mareas gravitacionales¿Entonces qué podemos concluir acerca de esta imagen?

Las mareas son un ingrediente muy importante al momento de hablar de habitabilidad alrededor de estrellas de baja masa

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Mareas gravitacionales

Podríamos encontrar condiciones apropiadas para el desarrollo de formas de vida en un anillo que cruce el planeta bloqueado

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Mareas gravitacionalesSin embargo, en el mundo real, el reacomodo de las capas internas de la Luna toma tiempo. Esto en últimas, da origen a un desfase geométrico entre la posición de la Tierra y la maxima deformación que sufre la Luna.

Torque de Marea

⌧ =3

2k2m

2sG

R5

a6sin 2�e

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Mareas gravitacionales

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Mareas gravitacionales

La mayoría de los sistemas analizados se encuentran en estados resonantes de bajo orden

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El concepto de Zona de Habitabilidad1. Agua líquida 2. Sin bloqueo por Marea 3. Presencia de una atmósfera 4. Tectónica de placas 5. El comportamiento de la estrella huésped

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El concepto de Zona de Habitabilidad1. Agua líquida 2. Sin bloqueo por Marea 3. Presencia de una atmósfera 4. Tectónica de placas 5. El comportamiento de la estrella huésped

El Dato: 2/3 de las estrellas que se encuentran dentro de un radio de 80 años luz forman parte de sistemas binarios o múltiples

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Es necesario abrir la ventana a nuevas posibilidades

La existencia de planetas circumbinarios ya no es una especulación de la ciencia ficción. Es una realidad observada por primera vez en el año 2011.

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Habitabilidad en sistemas circumbinarios

La geometría de la zona de habitabilidad en un sistema de este tipo es más compleja, todo depende del tipo espectral de las estrellas

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Dinámica secular en sistemas circumbinariosVarios estudios de la evolución secular en sistemas circumbinarios no tienen en cuenta el hecho de que las estrellas evolucionan

(Correia et.al 2011,Tidal evolution in hierarchical and inclined systems)

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En conclusiónLas ciencias planetarias representan una de las áreas de mayor interés para la investigación astronómica actual. Un mejor entendimiento de los múltiples procesos dinámicos que los sistemas exoplanetarios experimentan nos permitirá abordar una de las preguntas más fascinantes en la historia de la humanidad: ¿estamos solos en el Universo?

Descubrir indicios de vida en otros mundos sería el mayor logro del intelecto humano, motivado por el motor más eficiente: la curiosidad.

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En conclusiónLas ciencias planetarias representan una de las áreas de mayor interés para la investigación astronómica actual. Un mejor entendimiento de los múltiples procesos dinámicos que los sistemas exoplanetarios experimentan nos permitirá abordar una de las preguntas más fascinantes en la historia de la humanidad: ¿estamos solos en el Universo?

Descubrir indicios de vida en otros mundos sería el mayor logro del intelecto humano, motivado por el motor más eficiente de todos: la curiosidad.

Muchas gracias