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PLANETAS, PLANETAS Y MÁS PLANETASNuevos hallazgos fuera del Sistema Solar
Por Pablo Lonnie Pacheco Raileypablo@astronomos.org
En el nacimiento de la astronomía, hace más de 4,000 años- sólo se conocían 5 planetas: Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno
Con el advenimiento del telescopio, Herschel descubrió a Urano en 1781 y 65 años después (1846) Le Verrier y Adams localizaron Neptuno.
A duras penas Plutón se dejó descubrir en 1930; todo para que en 2006 perdiera su categoría de planeta.
Fue en 1995 cuando los sistemas planetarios ajenos al nuestro dejaron de ser materia de ciencia ficción: se dio el anuncio de un objeto –más grande que la Tierra, pero más
pequeño que Júpiter- orbitando a una estrella semejante al Sol (51 Pegasi).
En los últimos 15 años y hasta finales de 2010 se han descubierto más de 520 planetas extrasolares (a razón de un planeta cada 10 días, en promedio) pero el hallazgo de
planetas pequeños semejantes a la Tierra es muy difícil.
http://exoplanet.eu/
La mayoría son gigantes gaseosos, planetas masivos, calientes o cuerpos de hielo. La mayoría de los planetas se parecen a Monterrey:
Planetas que están ardiendo o se están congelando, de manera que se excluye que puedan estar habitados
Pero –por vez primera- una misión espacial ha encontrado decenas de planetas en condiciones aceptables para la vida
(tal y como la conocemos)
Un equipo de astrónomos ha anunciado más de 1000 planetas semejantes al nuestro, apoyados en un telescopio espacial llamado Kepler.
Johannes Kepler
La sonda Kepler fue nombrada en honor del astrónomo Johannes Kepler quien intuyó las tres leyes del movimiento planetario
¡Qué emoción!
LA MISIÓN KEPLER
La sonda Kepler es la primera misión de la NASA capaz de detectar planetas del tamaño de la Tierra en la zona de habitabilidad de un sistema planetario, es decir,
donde el agua puede existir en forma líquida.
Kepler es un artefacto orbital; la misión número 10 de las asignadas a la serie Discovery y consiste en un fotómetro que mide con una precisión altísima
la cantidad de luz proveniente de miles de estrellas.
La observación de Kepler se efectúa hacia el brazo galáctico de Orion y cube estrellas en un rango de 600 a 3000 años-luz.
OBJETIVO DE LA MISIÓN KEPLER
Explorar la estructura y diversidad de sistemas planetarios.
¿Cómo lo logra? Alcanzando metas específicas:
Determina la frecuencia de planetas semejantes o mayores a la Tierra, que orbiten en regiones habitables alrededor de estrellas parecidas al Sol, ...
Determina la variedad de órbitas, albedos, tamaños, masas y
densidades de los planetas, ...
Determina las propiedades de las estrellas que poseen planetas, ...
Establece si existen planetas (y cuántos) en los sistemas binarios, …
Y localiza planetas adicionales no antes detectados, en sistemas ya conocidos.
La Misión Kepler fue lanzada el 6 de marzo de 2009 desde el complejo 17-B en Cabo Cañaveral, Florida, sobre un cohete Delta II.
Kepler consiste básicamente en un telescopio de 95 cm de apertura efectivacon un fotómetro de alta precisión.
Los detectores de Kepler cubren 105 grados cuadrados. En contraste, un telescopio normal cubre alrededor de 1 grado cuadrado.
Campo de KEPLER Campo de telescopio
sobra de otros sitios que lo hacen
En el foco, hay 42 detectores independientes, en mosaico
Combinados, los detectores CCD funcionan como una cámara de 95 megapixeles
El Ames Research Center es responsable del sistema de desarrollo en tierra, de operar la misión y análisis de datos. El sistema de vuelo corrió a cargo de Ball Aerospace and Technologies Corporation junto con el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de
la Universidad de Colorado.
Las observaciones del Kepler son ratificadas y extendidas mediante el Telescopio Espacial Spitzer y varios observatorios terrestres:
Keck I en Hawaii; Hobby-Ebberly y Harlan J. Smith de 2.7 m en Texas; Observatorios Hale y Shane en California; WIYN, MMT y Tillinghast en Arizona, así como el Nordic
Optical en Islas Canarias.
Kepler cuenta con propulsores que lo reorientan cada 3 meses, para que sus paneles solares están siempre iluminados
TRÁNSITOS EN EL ESPACIO
Cuando un sistema planetario se presenta de perfil, existe la posibilidad que uno o varios planetas crucen frente a la estrella en un fenómeno conocido como “tránsito”.
La observación de tránsitos ofrece información confiable sobre el sistema planetario: período, órbita, tamaño del planeta y estrella, masa, densidad y temperatura. Este último factor determina si es posible o no la vida en determinado planeta.
¡Suena prometedor! Peeeero… hay un problema: la probabilidad de que un sistema planetario sea visible de perfil es muy baja: 0.5% para planetas terrestres y
10% para planetas gigantes cercanos,
Por esta causa es que se tienen que estudiar muchísimas estrellas para tener la oportunidad de estudiar este tipo de eventos.
Se requiere un detector de alta sensibilidad, pues cuando un planeta terrestre transita frente a una estrella, disminuye su luz en sólo 1/10000
(imposible de distinguir a simple vista).
En general, los tránsitos duran de 1 a 16 horas, por lo que se requiere una observación continua y escrupulosa para determinar con precisión el inicio,
el comportamiento de la luz y el final del tránsito.
Los períodos deben ser regulares, pero en sistemas de varios planetas, el tirón gravitatorio al que se someten mutuamente es capaz
de atrasar o adelantar los tránsitos
Este efecto, lejos de ser un obstáculo es una ventaja: permite medir directamente la masa de los planetas involucrados.
El mínimo requerido para validar un planeta son 4 tránsitos y el tiempo de espera mínimo (duración de la misión) es de 3.5 años. Dependiendo de la salud de Kepler,
concluyendo este período, se le otorgará una extensión de misión.
FUNCIONAMIENTO
Para el censo, se seleccionaron estrellas enanas en secuencia principal cuyo brillo y tamaño es óptimo para la búsqueda de planetas pequeños.
Son estrellas de magnitudes 9 a 16.
Las estrellas gigantes o súper gigantes han sido desechadas para este estudio. De poseer planetas, es probable que ya los hayan envuelto en su fotósfera.
La sonda Kepler tiene la capacidad para establecer el tamaño de las estrellas, su masa y su edad.
¿Existe el riesgo de que Kepler se confunda con sistemas binarios eclipsantes?
Este riesgo se tomó en cuenta, y de hecho, se descubrieron más sistemas eclipsantes que tránsitos planetarios. Éstos se han clasificado aparte y se siguen monitoreando
para saber si también ellos poseen sistemas planetarios.
La misión Kepler monitorea cada 30 minutos más de 100,000 estrellas en una región de Cygnus y Lyra. El experimento no se realiza desde la Tierra porque la turbulencia atmosférica produce variaciones de brillo mayores que las que se busca detectar.
Esta es una vista general de la Vía Láctea, nuestra galaxia
ZONA A AMPLIAR
ZONA A AMPLIAR
La región ampliada es el brazo de Orion
Las 3 estrellas más brillantes de la región son Deneb, Vega y Altair (El Triángulo de Verano)
Vega
Altair
Deneb
El área explorada por la misión Kepler se encuentra entre Deneb y Vega, en las constelaciones de Cygnus y Lyra
Desde la Tierra se pueden detectar cambios de brillo equivalentes a 1/1000, pero Kepler es 10 veces más preciso. Además, ningún observatorio en Tierra puede monitorear las
estrellas las 24 hrs a causa de día, de la Luna y los días nublados.
Ninguna otra misión de la NASA tiene tal velocidad de transferencia de datos: de 10 a 4.3 millones de bits por segundo.
Es tanta la información que hay para analizar, que se abrió el “programa de Cazadores de Planetas del Zoológico Galaxia” para que cualquier persona pueda contribuir con su tiempo y recursos para detectar nuevos planetas. En los primeros 3 meses el público
contribuyó a clasificar 1.3 millones de datos.
Debra Fischer, profesora de Astronomía en la Universidad de Yale, dirige el programa “Cazadores de Planetas”. Hay más de 16,000 usuarios participando en el programa.
EXPECTATIVAS DE LA MISIÓN KEPLER
Tras analizar la luz de más de 100,000 estrellas, la misión Kepler habría de detectar en el peor de los casos:
50 planetas de tamaño terrestre185 planetas 30% > que la Tierra135 planetas gigantes interiores30 planetas gigantes exteriores
En otras palabras, un recuento de 400 planetas… “no estaría mal”
En una rueda de prensa dictada el 2 de febrero de 2011,se dio a conocer un nuevo sistema planetario parecido al nuestro.
LOS PROTAGONISTASWilliam Borucki
Jack Lissauer
Daniel C. Fabrycky
Los investigadores de este hallazgo son William Borucki (investigador principal de la Misión Kepler), Jack Lissauer (co-investigador) y Daniel Fabrycky. Douglas Hudgins es
el científico programador de la Misión Kepler
Douglas Hudgins
Apenas 1 mes antes, en enero de 2011 se había dado a conocer que la Misión Kepler había encontrado el planeta más pequeño descubierto fuera del Sistema Solar.
Se llama Kepler 10b y tiene 1.4 veces el tamaño de la Tierra.
El problema con éste es que está sometido a temperaturas que derriten su superficie
Pero ahora –con el nuevo anuncio- se conocen 68 planetas con condiciones mucho más agradables.
Antes de la misión Kepler, sólo se conocían 3 sistemas planetarios en la zona a explorar
Pero en los primeros 3 meses la misión ha encontrado evidencia de más de 1230 planetas (y faltan más por venir)
La rueda de prensa reveló un estudio preliminar que incluye la observación continua de 156,453 estrellas desde el 2 de mayo hasta el 16 de septiembre de 2009.
En ese período se detectaron tránsitos correspondientes a 1235 planetas distribuidos en 997 sistemas planetarios.
Mientras no concluya el estudio de 3.5 años, los planetas encontrados se manejarán como “candidatos” en el
entendido que su interpretación puede variar.
¿Qué encontraron?
68 candidatos cuyo tamaño es menor a 1.25 diámetros terrestres.
288 candidatos cuyo tamaño es entre 1.25 y 2 diámetros terrestres. “súper Tierras”
662 candidatos cuyo tamaño es entre 2 y 6 diámetros terrestres.
165 candidatos cuyo tamaño es entre 6 y 15 diámetros terrestres.
19 candidatos cuyo tamaño es entre 15 y 22 diámetros terrestres.
15 candidatos cuyo tamaño es mayor a 22 diámetros terrestres.
De los planetas que Kepler encontró, 170 se localizan en sistemas planetarios con más de 1 planeta y cuando menos uno se encuentra poblado con 6 planetas o más.
Los sistemas múltiples hallados por Kepler
Sistemas con 2 planetas.- 115Sistemas con 3 planetas.- 45
Sistemas con 4 planetas.- 8Sistemas con 5 planetas.- 1Sistemas con 6 planetas.- 1
RESULTADO (Hasta hoy)
ESCÉPTICOS: 0ASTRÓNOMOS: 1235
El sistema de Kepler 11 –con 6 planetas- acaparó los titulares la primera semana de febrero de 2011.
Sólo en otro sistema planetario–llamado Gliese 581- se ha encontrado una cantidad semejante de planetas
Abel Méndez, UPR Arecibo
Gliese 581 está 100 veces más cerca que Kepler-11,
pero es una enana roja, muy distinta al Sol.
Los nuevos datos sugieren que hay más planetas pequeños de lo que se creía y que los sistemas planetarios con más de un planeta son frecuentes (y esto solo es basado en planetas cuyo período es de unos meses)
Para planetas con períodos de 1 año -como la Tierra- o más, la cifra se multiplicará.Para planetas con períodos de 1 año -como la Tierra- o más, la cifra se multiplicará.
Los astrónomos creen que los planetas con mayores
probabilidades de vida son aquellos cuya masa está
entre 0.5 y 10 masas terrestres
Además, los astrónomos se sorprendieron por encontrar planetas con densidades muy variadas: algunos más densos que el hierro y otros tan livianos
como el poliuretano expandido.
En 15 años se descubrieron 500 planetas pero la sonda Kepler sola ha detectado más de 1200 planetas en los primeros 4 meses y medio, cifra que se multiplicará cuando
concluya el estudio de 3.5 años.
En los primeros 4.4 meses del estudio se descubrieron 54 planetas que están en la “zona de habitabilidad”, es decir, donde el agua se encuentra líquida.
Esto incluye 5 súper Tierras y 40 planetas menores que Neptuno.
En base a este hallazgo, se estima que existen alrededor de 30,000 planetas habitables a 1000 años-luz a la redonda.
ATENCIÓN: “Habitable” no es lo mismo que “habitado”pero las expectativas se vuelven optimistas a este respecto.
Además… “habitado” no es lo mismo que “civilizado”:
Que un planeta tenga vida no significaque tenga seres pensantes.
Los planetas previamente detectados por el método del tránsito eran pocos y grandes
Pero en febrero de 2011 se publicaron muchos más, y de tamaño menor
En proporción, evidentemente hay más planetascon tamaño aproximado a Neptuno
¡YES!¡YES!
Kepler demostró que para planetas con tamaño de 1 a 4 diámetros terrestres:
- Su período orbital es típicamente de 8 a 50 días. (Casi todos los planetas encontrados tienen períodos menores a 25 días)
- Su distancia promedio a la estrella que orbitan es de 0.05 a 0.3 unidades astronómicas.
- La estrella que orbitan tiene una temperatura superficial de 4800 a 6500 kelvin.
- La temperatura en la superficie de estos planetas es de 250 a 1200 kelvin.
Fahad Sulehria / novacelestia.com
El estudio sugiere que, de los planetas que existen en la Galaxia 6% son del tamaño de la Tierra.
Lissauer estaba tan contento en dar la nueva que mencionó que sólo había una manera de expresar adecuadamente su asombro:
¡Supercalifragilistoexpialidoso!
¿Qué tan calientes se ponen los planetas que la Misión Kepler descubrió?
Kepler encontró planetas con un amplio rango de temperaturas
Alrededor de 50 planetas están en la zona de habitabilidad
EL SISTEMA KEPLER-11
Este sistema planetario extraordinario orbita a una estrella llamada Kepler-11 y está orbitada –cuando menos- por seis planetas. Kepler 11 es una estrella de magnitud 14,
más tenue que Plutón, por lo que es muy difícil verla directamente.
Kepler 11 es una estrella un poco más masiva, grande (dilatada) y vieja que el Sol y durará menos tiempo: no pasará de 8,000 millones de años.
El sistema se encuentra a 2000 años-luz en Cygnus y por el porcentaje de luz que cada planeta obstruye al transitar frente a la estrella, se puede establecer su tamaño.
Los planetas de Kepler-11 son relativamente pequeños, de 2.3 a 13.5 diámetros terrestres.
A diferencia del Sistema Solar, los 6 planetas de Kepler 11 están confinados a un espacio muy reducido: todos orbitan a su estrella en un diámetro menor a la órbita de
Venus y 5 de ellos están más cerca de su estrella que Mercurio del Sol.
Antes de este hallazgo, hubiera sido difícil de creer que tantos planetas podrían convivir en un espacio tan limitado.
Son buenas noticias que esté tan próximos entre sí: estos planetas se perturban mutuamente cada vez que un par de ellos se alinean del mismo lado, modificando
ligeramente su patrón de movimiento.
El registro escrupuloso de estas acciones ofrece a los astrónomos la oportunidad de medir algunas propiedades como la masa de cada uno y la forma de su órbita.
Se observó que las órbitas de los planetas son casi circulares y están apenas 1 ó 2° del ecuador de la estrella, lo que contribuye a la estabilidad del sistema.
Los primeros 5 planetas tienen períodos menores de 50 días, y el planeta exterior tarda 118 días en orbitar a Kepler-11.
Lissauer señaló que la perturbación gravitatoria entre los primeros 5 planetas es suficiente para retrasar algunos tránsitos entre 10 y 20 min.
Sorprendentemente los planetas no están atrapados en resonancias orbitales, como sucede con los satélites de Júpiter, o los planetas del Sistema Solar.
Esto al parecer es consecuencia de que migraron desde órbitas superiores, algo que se sospecha sucederá con el Sistema Solar hacia el final de su existencia.
Posiblemente la influencia de un disco de gas y escombros –similares a asteroides- haya contribuido en redondear las órbitas y evitar su resonancia.
Gracias a la medición de su tamaño y su masa, se ha establecido que se trata de planetas de baja densidad, pero definitivamente no son 100% gaseosos.
El menos denso de los 6 tiene una densidad menor que Saturno (0.50 g/cm3 Vs. 0.68 g/cm3) y el más denso es poco menor que la Luna (3.10 g/cm3 Vs. 3.34 g/cm3).
La densidad de los planetas que orbitan a Kepler 14 sugiere que están compuestospor una mezcla de roca y gases.
COMPOSICIÓNLa densidad de los planetas que orbitan
a Kepler 14 sugiere que están compuestos por una mezcla de roca y
gases.
Lissauer los comparó con un dulce de caramelo envuelto por un gran
malvavisco.
La densidad de los planetas de Kepler 11 son tan bajas comparadas con la Tierra, que Jack Lissauer sugiere que los planetas son más bien mini-Neptunos que súper-Tierras.
¿Dónde está Kepler-11?
EN PERSPECTIVA
Los más pesimistas pensarán que 68 planetas de un sondeo de 156,000 estrellas significa que sólo el 0.000436% de las estrellas tienen planetas habitables, pero…
Lo sobresaliente es que Kepler sólo puede estudiar planetas que transiten, así que para registrarlos depende de una geometría privilegiada (el planeta a < 2° del ecuador
estelar). Esto es aleatorio.
Si hay un sistema planetario cercano, cuyos planetas NO crucen frente al disco estelar, Kepler no los descubrirá. Desafortunadamente esto excluye aproximadamente al 98%
de los sistemas planetarios existentes.
Si tomamos en consideración que la esfera celeste es 400 veces más grande que el área estudiada, y que la misión Kepler no estudió estrellas más allá de 3000 años-luz, entonces podemos afirmar que tan sólo en los 3000 años-luz a la redonda hay cuando
menos medio millón de planetas que transitan sus estrellas.
Y si tomamos en cuenta que sólo se pueden detectar tránsitos entre el 0.05 y 10% de las estrellas, entonces la cifra se incrementa a cuando menos
5 millones de planetas a 3000 años-luz a la redonda.
Y si tomamos en cuenta que nuestra Galaxia tiene un diámetro que se extiende hasta 120,000 años-luz, se puede afirmar que existen -cuando menos- 5,000 millones de
planetas en la Vía Láctea.
GRACIASpablo@astronomos.org
En el cuadro de notas de esta presentación aparecen acreditados los sitios electrónicos desde los cuales se descargaron algunas imágenes
En el cuadro de notas de esta presentación aparecen acreditados los sitios electrónicos desde los cuales se descargaron algunas imágenes
ENLACES CONSULTADOS
http://kepler.nasa.gov/
http://kepler.nasa.gov/files/mws/FebDataRelease_revised_020211.pdf
http://www.nasa.gov/mission_pages/kepler/news/kepler_data_release.html
http://www.skyandtelescope.com/news/home/115102594.html
http://www.huffingtonpost.com/seth-shostak/a-bucketful-of-worlds_b_817921.html
http://www.space.com/10742-kepler-exoplanets-data.html
http://eltamiz.com/2009/03/24/mision-kepler-para-que-como-donde-cuando/
http://www.universetoday.com/83012/kepler-discovers-first-earth-sized-planets-inside-habitable-zone/
www.astronomos.org Derechos ReservadosMonterrey, N.L. México
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