viernes, 23 de febrero de 2018

La Formación del Sistema Solar

Formación del Sistema Solar
Los sistemas planetarios se forman alrededor de nuevas estrellas. Como ejemplo, considere el sistema solar. Creemos que el sistema solar primitivo era una nube fría de gas interestelar que tenía una rotación bastante rápida, por lo que no todo el gas podía caer en la formación de la estrella en el centro.
"Este mundo fue una vez una neblina fluida de luz,
Hasta el centro establece las mareas estrelladas,
Y se arremolinaba en soles, ese elenco de ruedas
Los planetas."
- Tennyson, " La princesa "
Puntos clave: pasos para formar un sistema planetario; evidencia de sistemas planetarios: retroceso Doppler, tránsito, disco de escombros
Por lo tanto, la estrella estaba rodeada por el gas y el polvo sobrantes de su formación. A través de una serie de colisiones entre las moléculas de gas y las partículas de polvo, este material se organizó en forma de disco circunestelar. El disco circunestelar es donde se formaron los planetas. (animación de L. Close,http://athene.as.arizona.edu/~lclose/teaching/a202/lect4.html )en00500_1.jpg (18578 bytes)solarsysform.gif (1353338 bytes)
ressler.gif (1912857 bytes) Esta película muestra un sistema de formación de planetas. Avanzamos a través de una nube molecular, penetrando en el núcleo de la nube fría donde nace una nueva estrella. A medida que nos acercamos, vemos el disco de material que orbita la protostar, el punto final de la animación justo arriba. Comienza a brillar de color rojo brillante a medida que la energía se libera por su contracción bajo la gravedad. Las nubes de gas van y vienen por encima del disco y luego comienza un viento desde la estrella y elimina el exceso de gas del disco, dejando al joven sistema planetario. No se muestra, eventualmente la estrella expulsa el exceso de gas y parte del polvo para hacerse visible. (adaptado por G. Rieke, del JPL, M. Roessler, http://cougar.jpl.nasa.gov/HR4796/anim.htmlbuttonbook.jpg (10323 bytes)
(recargar para reiniciar animaciones de conferencia)
Concepto de artista de sol muy joven En una etapa temprana (menos de un millón de años), cuando la joven estrella aún está rodeada por el denso disco de gas y polvo, se pueden formar planetas gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno. Una vez que el gas ha sido expulsado del sistema, las posibilidades de que se formen esos planetas han terminado. 
accretion.jpg (21367 bytes)Los planetas "terrestres" (como la tierra) pueden tardar más en formarse. Los embriones planetarios se forman en el disco dentro de unos pocos millones de años y continúan creciendo a través de múltiples colisiones violentas incluso después de que el gas ha salido del sistema. (de Chris Butler, http://www.lpi.usra.edu/science/hahn/web/ ) Animación debajo de GJ Taylor, http://www.psrd.hawaii.edu/Nov06/hit-and-run. html
planetform.gif (895545 bytes)
Formando el sistema solar, con los primeros planetasA medida que este proceso continúa, los planetas terrestres jóvenes se han formado en el disco pero aún colisionan con frecuencia, y los cometas caen en la estrella central a gran velocidad. (fotos superiores e inferiores de Don Dixon)
solsysfrm.gif (1346996 bytes) Este clip muestra las últimas etapas en la construcción de planetas terrestres. Se los ve material de acreción en forma de grandes cuerpos chocando contra ellos. Nos acercamos a uno, vemos la nube de fragmentos de colisiones intensas despejadas, y luego somos testigos de una serie de explosiones espectaculares a medida que los objetos impactan en la superficie. Estos planetas pueden seguir creciendo durante cien millones de años más o menos. (adaptado por G. Rieke de CJ Hamilton, http://planetscapes.com/solar/cap/misc/ssanim.htm ) (vuelva a cargar para reiniciar las animaciones de la conferencia)buttonbook.jpg (10323 bytes)
Los sistemas planetarios parecen formarse con mucha frecuencia"Hay innumerables soles e innumerables Tierras que giran alrededor de sus soles exactamente de la misma manera que los siete planetas de nuestro sistema. Solo vemos los soles porque son los cuerpos más grandes y luminosos, pero sus planetas permanecen invisibles para nosotros porque son más pequeños y no luminosos ".- Giordano Bruno, 1548 - 1600, en De L'Infinito Universo E Mondi

Detección de planetas alrededor de estrellas cercanas

rhocrborbit.gif (416139 bytes)Estamos encontrando evidencia de planetas masivos alrededor de muchas estrellas desde los desplazamientos Doppler que indican algo invisible que orbita la estrella Esta animación se basa en un sistema real ( de Sylvain G. Korzennik, http://cfa-www.harvard.edu/afoe/orbits/ Si observas de cerca, puedes ver un pequeño movimiento de la estrella alrededor del centro de masa común si es así como el planeta masivo que lo orbita. El desplazamiento Doppler resultante de las líneas estelares se muestra en el gráfico en la parte inferior. El efecto neto es un poco más de + 50 m / s, aproximadamente +0.00002%. Es posible detectar un cambio tan pequeño en las longitudes de onda de las líneas espectrales, debido a un planeta masivo en órbita alrededor de la estrella. Un planeta del tamaño de la Tierra produciría desplazamientos más de cien veces más pequeños, menos de lo que podemos medir. Además, un planeta grande demasiado lejos de la estrella produciría un retroceso demasiado lento para que lo hayamos detectado. A pesar de las limitaciones en la masa y la órbita planetaria, muchas estrellas parecen tener planetas detectables, tal vez hasta el 10% de las estrellas cercanas.
dopplerplanet.jpg (70615 bytes) Este diagrama muestra lo que está sucediendo. (De The Essential Cosmic Perspective, por Bennett et al.)
Otro enfoque es buscar la pequeña reducción en la luz de una estrella cuando un planeta pasa entre nosotros y ella: un tránsito. Esto requiere que la órbita del planeta esté alineada, pero conocemos cerca de dos docenas de ejemplos. Una es cuando Mercurio o Venus pasan entre nosotros y el sol:
venustransit.jpg (142296 bytes)Aquí hay un ejemplo, el tránsito de Venus en junio de 2004 (Venus está en la parte inferior izquierda del disco solar). (de la revista Astronomy). Para ver más, prueba este enlace http://www.solarviews.com/cap/sun/noaavenustransit.htm Por supuesto, para otras estrellas solo vemos la ligera reducción de la luz. (dehttp://eo.ucar.edu/staff/dward/sao/exoplanets/methods.htm )en00500_1.jpg (18578 bytes)
transitanim.gif (7955 bytes)

En realidad, ver planetas normales que orbitan alrededor de las estrellas más cercanas actualmente está más allá de nuestras capacidades, tanto porque serían tan débiles como porque se perderían en el resplandor de la estrella misma. Lo más cerca que hemos llegado es encontrar, en algunos casos, enanas marrones en órbita que son más masivas de lo que normalmente aceptaríamos como planetas. Los sistemas de enanas marrones pueden ser más similares a las estrellas dobles que los sistemas planetarios en la forma en que se formaron. Aún así, son sugerentes tentadores de los sistemas planetarios.
Por ejemplo, una de las primeras enanas marrones más antiguas conocidas se llama Gl229B. Orbita una estrella cercana.
Enano marrón Gliese 229B
También hemos encontrado muchos ejemplos de estrellas rodeadas de discos circunestelares de escombros. El polvo y los granos pequeños en estos discos serán soplados rápidamente lejos de la estrella o caerán dentro de solo un millón de años. Por lo tanto, es necesario renovar los desechos, creemos que esto ocurre cuando los planetas pequeños, generalmente en la escala de los grandes asteroides del sistema solar, colisionan entre sí (de Robert Hurt, SSC) . A continuación hay un ejemplo. Fomalhaut tiene aproximadamente 200 millones de años, por lo que el sistema de desechos que se muestra en las imágenes proviene de una colisión reciente que produjo una gran nube de polvo que ahora vemos diseminarse en órbita alrededor de la estrella.  (de K. Stapelfeldt, Centro de Ciencias Spitzer, Caltech / JPL / NASA)en00500_1.jpg (18578 bytes)
fomalhaut1.jpg (101393 bytes)  
Un disco aún más impresionante orbita la cercana estrella beta Pictoris, sin embargo, debido a que esta estrella tiene solo entre 10 y 20 millones de años, los astrónomos debaten si el disco se quedó de su formación o si se debe a una colisión planetaria reciente.
Disco de polvo alrededor de beta Pictoris
La etapa del disco de escombros parece durar unos 100 millones de años, después de lo cual la mayoría de los sistemas planetarios parecen haberse "estabilizado" y tener una menor tasa de colisiones.

extearth.jpg (33334 bytes)La gran pregunta es si existen muchos planetas similares a la Tierra, ya que son sitios potenciales para la vida y tal vez incluso civilizaciones . Se están llevando a cabo importantes programas, como el Buscador de Planetas Terrestres de la NASA, para buscar una respuesta a esta pregunta, como una pista sobre la prevalencia de la vida en el Universo. Estos programas mejorarán sustancialmente nuestras capacidades de detección de planetas. Mientras tanto, podemos investigar esta cuestión mediante el estudio de nuestro propio sistema planetario.buttonex.jpg (1228 bytes)Aquí está la idea de un artista de cómo se vería estar en una pequeña luna orbitando alrededor de un planeta similar a la Tierra ( por David Hardy, 

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