Archivo de la etiqueta: exoplanetas

Detectando exolunas.

Hay dos maneras básicas de detectar cuerpos en torno a otro.
En base a estas técnicas se pudo detectar exoplanetas y quizás, exolunas.
Una se basa en la observación de los pequeños desplazamientos “bamboleantes” de la estrella. Sucede que la estrella y sus planetas giran en torno a un punto común llamado centro de masas.

File:Orbit5.gif
Wikipedia

Este punto está más cerca del cuerpo de mayor masa. Luego, se encuentra dentro de la estrella pero fuera de su centro. Es así que repercute en una oscilación de su posición a medida que el sistema rota en torno al centro de masas.

File:Orbit3.gif
Wikipedia

Esto mismo sucede con planetas y sus lunas, de hecho, se lo pudo observar en el sistema Plutón – Caronte (la mayor de sus lunas) con la cámara de la sonda New Horizons rumbo a Plutón.

Imagen donde se aprecia el “bamboleo” orbital, y un posible casquete polar. Crédito de NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute. 

Otra forma de detectar un exoplaneta, es cuando pasa frente a su estrella.
En ese caso, produce una típica disminución del brillo de la estrella durante la ocultación o tránsito delante de ella.

Ilustración de curva de brillo durante un tránsito – NASA/Ames.

Pero cuando en ese tránsito los tiempos muestran variaciones puede ser que el exoplaneta tenga una exoluna.
En tal caso, el “bamboleo” del exoplaneta debido a su exoluna puede producir sutiles adelantos y retrasos en los momentos del tránsito.

Otra forma de detectar una exoluna, es hallar material eyectado por ella como lo hace la joviana Io.
En ese caso, el material es detectado cuando el exoplaneta y su exoluna transitan delante de su estrella y el material no está cerca del exoplaneta (Posible exoluna con actividad volcánica | pdp | https://paolera.wordpress.com/2019/09/05/posible-exoluna-con-actividad-volcanica/).

Fuente:
Six exomoon candidates from Kepler transit timing variations | Chris Fox & Pail Wiegert | http://www.astro.uwo.ca/~wiegert/Kepler-exomoons/

pdp.

Fomalhaut b se desvanese, fin de la historia de un exoplaneta fantasma.

Fomalhaut (Fom) es la estrella más brillante de la constelación del Pez Austral.

fomalhaut

Fomalhaut en el cielo – pdp, Stellarium.

A una distancia de unos 25 años luz de Casa, es una de las más brillantes del cielo. En los años 2004 al 2006, se le observó lo que parecía ser un exoplaneta; Fomalhaut b (Fom b).
Los exoplanetas suelen ser descubiertos por su acción gravitacional sobre la estrella anfitriona haciendo que ésta muestre pequeños desplazamientos a medida que el exoplaneta la orbita. Otras veces se los descubre a través del obscurecimiento parcial u ocultación de la estrella cuando pasan delante de ella. En el caso de Fom b, fue descubierto por observación directa, siendo el primero en ser descubierto de esta manera. Esto se anunció formalmente en el 2008 y pronto comenzaron las dudas (Dudas sobre un exoplaneta | pdp | https://paolera.wordpress.com/2011/09/27/dudas-sobre-un-exoplaneta/).

HST

El planeta estaba dentro de una nube de polvo circunestelar y a medida que se desplazaba no dejaba huella de su movimiento. Además, es muy difícil que un planeta refleje tanta luz de su estrella para ser observado a 25 AL de distancia. Por si esto fuera poco, no mostraba una “firma” infrarroja.
Los planetas reciben calor de su estrella hospedante y eso hace que emitan en infrarrojo, como todo cuerpo sometido a cierta temperatura (Se desvanece la existencia de Fomalhaut b | pdp | https://paolera.wordpress.com/2012/01/31/se-desvanece-la-existencia-de-fomalhaut-b/).
También, este objeto resultó tener una trayectoria que no lo mantenía dentro del anillo de materia. Mostraba una órbita alargada que hacía que lo atraviese lo que dio origen a la existencia de un posible Fom c que lo perturbaba en su camino alrededor de la estrella (¿Existe Fomalhaut c? | pdp | https://paolera.wordpress.com/2014/12/23/confirmado-fomalhault-b-existe-fomalhault-c/).

Pronto se comenzó a dudar cada vez más de la existencia de Fom b y se pensaba que se trataba de una nube de polvo.

Video: [ES Subs] NASA Astrophysics | Zombie Fomalhaut b: Study of Hubble Data Revives a ‘Dead’ Exoplanet HD

leibnyz

La imagen de Fom b se iba desvaneciendo. En el 2014, ya casi no se lo detectaba con el telescopio Hubble. Luego la conclusión pasó a ser obvia. Fom b no era un planeta “hecho y derecho” sino más bien un nube de polvo en proceso de dispersión.

low_STSCI-H-p2009a-k-1340x520

Simulación de la expansión de Fom b según los datos del HST. – HST, NASA

Se estima que es el resultado del choque entre dos objetos planetesimales de cientos de Kms. de diámeto y que actualmente (año 2020) la nube de escombros tendría el diámetro de la órbita Terrestre (unos 300 millones de Kms.).

Video: Model of Fomalhaut b Expanding Dust Cloud

About Space Only

Estos choques, como el que fuimos testigos, no son habituales de observar en torno a estrellas como Fom, por lo que debemos no estar tristes ante la pérdida de Fom b.

Referencias:

Fuente:

pdp.

LHS 1815b, un balcón a la Vía Láctea.

Antes de entrar en el tema del exoplaneta LHS 1815b, es bueno recordar algo de la estructura de La Vía Láctea (VL).

Nuestra Galaxia es una gran espiral y por lo tanto tiene una componente llamada disco. El disco de la VL no es tan simple como parece. Hay un disco delgado o fino de unos 1000 años luz (AL) de espesor. Por encima y por debajo de éste, hay otro grueso de unos 2000 AL; como un sandwich donde el disco fino es el contenido entre las capas del grueso.
La VL tiene un diámetro de unos 100 mil AL aunque hay estudios que indican que es el doble. A una distancia de 25 mil AL del centro está nuestro Sol. Como la mayoría de las estrellas, su órbita alrededor del centro Galáctico está casi por completo contenida dentro de las estructuras de disco; la inclinación de su trayectoria no lo lleva más que unos cientos de AL del plano Galáctico. Así, no salimos del sandwich de discos.

En la constelación de Pictor (el caballete del pintor) se descubrió el exoplaneta LHS 1815b a casi 100 AL de Casa. Su estrella hospedante (LHS 1815) es una débil enana roja con un brillo de solamente el 4% del Sol.
El exoplaneta tiene un tamaño similar al de la Tierra y parece que su masa es de cuatro veces la Terrestre. De ser así, eso sugiere que podría tratarse del núcleo de un planeta de mayor tamaño que perdió sus capas exteriores. Está a unos 6 millones de Km. de la estrella; por lo que su translación es de casi 4 días de los Nuestros y su temperatura llegaría a los 350°C, lo suficiente para fundir la roca.

Lo interesante es la órbita de la estrella al rededor del centro Galáctico.
Tiene un radio de 28 mil AL, algo mayor al del Sol, pero su inclinación es de 12° respecto del plano Galáctico. Eso hace que llegue a estar 6000 AL por encima (y luego por debajo) del plano Galáctico; eso es por encima del disco grueso.

Schematic of the position of LHS 1815 when it is high above the galactic plane; the angle from the center to it is about 12°, affording it a good view of the Milky Way’s heart. Credit: Phil Plait

Ilustración de la altura de LHS 1815 respecto del plano Galáctico. El ángulo con vértice en el centro Galáctico es de 12° – Crédito de: Phil Plait.

En estas posiciones de la órbita de la estrella, el exoplaneta tiene una visión privilegiada de la Galaxia, ya que desde allí no molesta la mayor parte del gas y polvo cercano al plano Galáctico.

Se piensa que el disco grueso de la VL se formó por la asimilación de otras galaxias. Luego, es posible que la estrella y su planeta no sean autóctonos de la Vía Láctea y provengan de una galaxia menor asimilada

Referencia:

Fuente:

pdp.

Distinguiendo Jovianos de Enanas Marrones.

Las estrellas enanas marrones pueden ser confundidas con planetas gaseosos gigantes.
Las primeras, son estrellas fallidas, de poca masa como para detonar el Hidrógeno en su interior y muestran un color ocre o amarronado producto de su contracción que detona deuterio o litio.
Los gigantes gaseosos o planetas jovianos y súper jovianos, son objetos que no llegaron a ser ni estrellas fallidas. Ambos objetos suelen mostrar fulguraciones en sus atmósferas relacionadas con campos magnéticos y suelen confundirse.
Con masas entre 13 y 75 (casi 80) masas jovianas, las enanas marrones pueden pasar por planetas jovianos, súper jovianos o enanas marrones de baja masa.

Cuando observamos objetos gaseosos de esas características vagando por el espacio, decimos que son enanas marrones ya que es muy difícil que se trate de un joviano vagabundo. Para eso debería haber sido expulsado de su sistema, cosa poco probable, aunque puede darse. Si observamos dos o más masas gaseosas de este tipo relacionadas, decimos que se trata de un sistema de enanas marrones. Pero cuando observamos una masa gaseosa de este tipo en torno a una estrella, debemos distinguir si se trata de un joviano o una compañera enana marrón.

Aquí es donde interviene la órbita del objeto.

unnamed

Gráfico de excentricidades orbitales para Jovianos (Giant planets) y Enanas marrones (Brown dwarfs) – Crédito: Brendan Bowler (UT-Austin)

Los planetas se forman en el disco de gas y polvo que rodea a la estrella. Allí se dan grumos que generan protoplanetas y luego planetas, incluso gigantes gaseosos. Así es como tienen órbitas bastante circulares, con poca excentricidad. Luego, si el objeto tiene una órbita de estas características, se formó como planeta y se trata de un joviano o súper joviano.

Los sistemas estelares de dos o más estrellas, se forman por la división de la nube protoestelar de donde nacen las estrellas. Al dividirse, cada parte colapsa formando una estrella y éstas muestran órbitas más estiradas, con bastante excentricidad. Así, cada una de las partes formará una estrella con la masa que dispone. Luego, si el objeto gaseoso marrón compañero de una estrella tiene gran excentricidad, se formó como estrella y se trata de una enana marrón.

Referencia:

Fuente:

pdp.

Exoplanetas donde llueven minerales.

Las atmósferas de los exoplanetas gigantes gaseosos son complejas.
A estos objetos se los suele llamar Jovianos por ser enormes planetas gaseosos del tamaño de Júpiter o mayores. Los hay muy calientes, donde elementos que en Casa son sólidos, allí se funden y evaporan. Por ejemplo, hay exoplanetas con hierro en su atmósfera (Nubes de Hierro podrían ocular el agua en exoplanetas | pdp, https://paolera.wordpress.com/2015/12/17/nubes-de-hierro-podrian-ocultar-el-agua-en-exoplanetas/).

Hay exojovianos tan cerca de su estrella hospedante que están bloqueados gravitacionalmente (gravitationally locked). En esa situación, rotación y translación coinciden haciendo que el objeto ofrezca siempre la misma cara a su hospedante; como el caso de la Luna y la Tierra.
La cara siempre iluminada puede llegar a los 1700°C mientras que en la cara donde hay noche eterna la temperatura puede llegar a los 800°C.
Con estos valores, en la cara diurna pueden fundirse y evaporarse especies químicas minerales que en la Tierra se presentan como rocas sólidas. De la cara iluminada a la obscura, hay una convección o flujo de energía y gases. Una vez en la cara obscura, los gases se condensan en nubes que pueden ser de Manganeso o Silicatos. Estas nubes darían la apariencia de una cara obscura de menor temperatura por no dejar salir la energía al exterior.
Si bien la temperatura es muy alta, a cierta altura en la atmósfera de la cara obscura, esas nubes podrían condensar más aún y formar gotas que precipitan en forma de lluvia.
En este caso, en esos exoplanetas lloverían minerales; claro que en estado líquido.

1

Ilustración sin crédito – ver origen en su enlace 

Referencia:

Fuente:

pdp.

Posible exoluna con actividad volcánica.

Con el descubrimiento de sistemas planetarios en otras estrellas, surgieron varias inquietudes.
Por supuesto que la primera fue pensar si había formas de vida en aquellos exoplanetas. Así surgieron ideas como para detectar vida inteligente a través de la contaminación de sus atmósferas, y formas de vida vegetal a través de cómo las plantas reflejan la luz (La polución atmosférica en exoplanetas…| pdp; https://paolera.wordpress.com/2014/06/13/la-polucion-atmosferica-en-exoplanetas-como-evidencia-de-inteligencia-en-otros-mundos/); Buscando plantas en otros mundos | pdp; https://paolera.wordpress.com/2017/05/19/buscando-plantas-en-otros-mundos/).

También se pensó en la existencia de exocuerpos menores.
Si bien son muy pequeños como para detectarlos observacionalmente, pueden producir efectos observables. Por ejemplo, se sospecha de la existencia de exocometas en estrellas donde hay variaciones de luz asimétricas; donde la caída es brusca y la recuperación es lenta cuando éstos pasan delante de ella con sus colas de elementos sublimados. También hay evidencias espectroscópicas de que hay cometas evaporándose cerca de estrellas como sucede en Nuestro Sistema Solar con los cometas de la familia Kreutz. (¿Evidencias fotométricas de exocometas? | pdp; https://paolera.wordpress.com/2017/08/24/evidencias-fotometricas-de-exocometas/); (Más evidencias de exocometas | pdp; https://paolera.wordpress.com/2016/10/12/mas-evidencias-de-exocometas-el-caso-de-φ-leo/); (Rasantes del Sol Kreutz; https://es.wikipedia.org/wiki/Rasantes_del_sol_Kreutz).

Pero, ¿qué sucede con las exolunas?
Por supuesto que son difíciles de detectar. Pero hay un caso de posible evidencia de una exoluna geológicamente activa como la Joviana luna Io.
A unos 550 años luz de Casa, se encuentra el exoplaneta gigante gaseoso WASP-49b. En sus vecindades se detectó la presencia de Sodio. Dicho elemento no se encuentra en posiciones cercanas al exoplaneta por lo que no pudo haber salido de él.
Una buena explicación, es que fue arrojado por actividad volcánica de una exoluna rocosa similar a Io.

main article image

Ilustración de exoluna arrojando gases por vulcanismo – crédito: University of Bern/Thibault Roger

Como sucede en la luna Joviana, el acercamiento y alejamiento de la luna a su planeta hospedante, produce tirones gravitatorios, como si se tratara de un “masaje” o “amasado” de la luna. Ese trabajo se transforma en energía y se encarga de calentar el núcleo del satélite natural. Eso fomenta la actividad volcánica de Io y haría lo mismo con la luna de WASP-49b.
Quizás, siguiendo el rastro de ese Sodio se pueda aproximar la órbita de la supuesta exoluna.

Referencia:

Fuente:

pdp.

WASP 121b, el exoplaneta que se evapora.

Hay exoplanetas que están tan cerca de su estrella hospedante que sufren las concecuencias.
Se ha observado exoplanetas con colas de polvo producidas por el viento estelar debido a la cercanía con su estrella (Exoplanetas con colas de polvo | pdp, https://paolera.wordpress.com/2014/12/01/exoplanetas-con-colas-de-polvo/).

Por primera vez se detectó un exoplaneta que pierde gases de Hierro y Magnesio.
Del material procesado retornado al espacio por las supernovas, nacen estrellas de segunda generación y su séquito de planetas; como es Nuestro caso.
De ahí que los planetas contengan elementos pesados.

WASP 121 es una estrella más caliente que el Sol a unos 900 años luz de Casa. En sus vecindades se detectó gases de Hierro y Magnesio, los que no provienen de la estrella ya que ésta no muestra evidencias de eyecciones de materia.
WASP 121b, es un exoplaneta que la orbita. Su masa indica que se trata de un Joviano y por su poca distancia a la estrella tiene una temperatura de unos 2500°C. A esa temperatura, los gases de metales alojados en su atmósfera baja, se recalientan y se elevan en un proceso de convectivo. Una vez al la alta atmósfera, los gases están animados de velocidad y bajo una gravedad menor que en las capas interiores. Bajo estas condiciones y con la ayuda del viento estelar, estos gases abandonan el planeta en un proceso de evaporación que, con el tiempo, termina con la pérdida de casi toda su atmósfera.

wasp-121b-illustration-escaping-atmosphere-aug-2-2017-800x400

Ilustración crédito de  Engine House VFX/At-Bristol Science Centre/University of Exeter/JPL

La cercanía a la estrella también provoca la deformación del planeta por mareas gravitatorias que le dan forma estirada en su ecuador.

Referencia:

Fuente:

pdp.

PDS 70c podría tener lunas en el futuro.

Las estrellas de tipo T Tauri reciben ese nombre por ser del mismo tipo que esa estrella, la primera en su tipo.
Se trata de estrellas jóvenes, que suelen estar rodeadas de material del cual pueden formarse planetas. Una de ellas es la estrella V1032 Cen en la constelación del Centauro, a unos 350 años luz de Casa con una masa algo menor que la del Sol. También catalogada como PDS 70, esta estrella de unos 5 millones de años de edad (el Sol tiene unos 4500 millones de años) está rodeada de un anillo circunestelar.
Se han obtenido imágenes de esta estrella en diferentes longitudes de onda y se las superpuso para tener una mejor idea del sistema.

alma_vlt_pds70

Imagenes superpuestas en diferentes longitudes de onda del sistema PDS 70. – Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) A. Isella; ESO

Se puede apreciar dos exoplanetas en formación, PDS 70b y PDS 70c.
Este último a una distancia de la estrella similar a la de Neptuno-Sol, muestra estar rodeado materia circumplanetaria.
La masa que rodea a PDS 70c es muy baja por lo que el planeta estaría casi formado. Se piensa que esta materia, además de alimentar al planeta, podría dar origen a satélites naturales. En tal caso, estaríamos siendo testigos del nacimiento de un exoplaneta y sus lunas.

Referencia:

Fuentes:

pdp.

Posibilidades de vida en exoplanetas y características de sus interiores.

Cuando se estudian los exoplanetas, se estudia las posibilidades de que puedan sostener formas de vida.
Podrían tener formas de vida exóticas adaptadas a esos ambientes, de hecho en la Tierra hay formas de vida en ambientes extremos y hostiles. Entonces solemos pensar si puede haber vida tal como la conocemos en Casa. Para eso, los planetas deben ser rocosos y fundamentalmente poder tener agua en estado líquido. Eso depende de las características de sus atmósferas y de su temperatura, esta última relacionada con sus distancias a sus estrellas y al tipo de éstas.
Pero así como vemos otros planetas para entender mejor al Nuestro, también observar al Nuestro nos sirve para entender mejor a los otros.

Vivimos sobre la corteza del Planeta, la que está sobre las placas tectónicas. Éstas se desplazan y según la dinámica de sus movimientos (tectónica de placas), producen temblores, terremotos (cuando se raja la corteza) y elevaciones cuando chocan unas contra otras.
En ese caso, aparecen montañas y algunas afloran de los océanos en forma de islas. Esto influye en la aparición de formas de vida, ya que las condiciones a grandes alturas no son las mismas que en terrenos bajos, y donde aparece una isla puede darse condiciones para la vida donde antes no la había.
La actividad volcánica también colabora en la aparición de islas y modificaciones de ambientes. Esta actividad está relacionada con procesos en el interior del Planeta. Allí hay convecciones de materia con carga eléctrica que generan nuestro campo magnético.
Éste se encarga de desviar las partículas cargadas provenientes del Sol en el Viento Solar. Estas partículas de alta energía son desviadas a los polos magnéticos, cercanos a los geográficos, y allí excitan la atmósfera produciendo las conocidas auroras.

Ilustración entre interiores con (izquierda) y sin (derecha) flujo de materia que genera campos magnéticos – Crédito: Shahar et al.

De no ser por el campo magnético, la vida en Casa estaría amenazada ya que estas partículas son perjudiciales para la vida tal como la conocemos. Marte no tiene actividad geológica y por lo tanto no tiene un campo magnético que proteja su superficie del viento Solar. A lo sumo presenta pequeños campos aislados como “hongos” desparramados por el Planeta.
Por eso mientras hayan volcanes activos en Casa, seguiremos teniendo un Planeta joven y protegido del viento Solar.

Ilustración de interiores planetarios (Tierra a la izquierda) cuya dinámica influye en la posibilidades de vida en la superficie o bajo ella. – Crédito: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)

Todo esto está relacionado con el interior del Planeta.
Luego, los interiores planetarios son tan importantes para la aparición y mantenimiento de formas de vida como las condiciones atmosféricas. Las características bajo el suelo y sobre éste están vinculadas para el soporte de vida en la superficie.

Referencia:

Fuentes:

pdp.

PDS 70b, el nacimiento de un Joviano.

Cada vez hay más evidencias observacionales a favor de las teorías de formación planetarias.
Las estrellas nacen de una nube de gas y polvo a baja temperatura. Allí se forma un disco de acreción que da origen a la estrella .
Con su radiación, la estrella “limpia” sus vecindades. Desaloja el polvo y sublima los hielos que puedan rodearla. Pero a la distancia, los granos de polvo se van arremolinando y formando protoplanetas. Más allá, los hielos sobreviven formando cuerpos helados.
Una vez formados los huéspedes, comienza el caos donde unos precipitan sobre otros y muchos migran a otras órbitas.
Las regiones de formación de planetas alrededor de estrellas, están sometidas a temperaturas que las hacen observables en infrarrojo.

Veamos:

1

Imagen infrarroja del joven exoplaneta PDS 70b. Se ha ocultado artificialmente la estrella central y se muestra el tamaño del Sistema Solar a manera de escala. Crédito: V. Christiaens et al./ ESO.

Se trata del planeta en formación PDS 70b.
Todo indica que es gaseoso, con un radio algo mayor a 1,5 el de radio Joviano y una masa que no supera las 10 masas Jovianas. Tiene aún un disco de acreción de materia, donde se estima que están cayendo sobre el planeta unas 10 millonésimas a 100 millonésimas partes de masas Jovianas anuales.
Con una temperatura de alrededor de 1500°K, se piensa que del disco que aun rodea al planeta pueden formarse lunas como las de Júpiter.
En tal caso, se confirma el origen de los satélites Jovianos, aparte de las posibilidades de captura de algunos de ellos.

Referencia:

Fuente:

pdp.