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El origen del Sistema Solar y una colisión de estrellas de neutrones.

Artículo corregido el 28mar2020 a las 18:30 HOA.
El título original de este artículo fue corregido al actual por ser más acorde con la información.

El Sol es una estrella de segunda generación.
Las primeras estrellas masivas ricas en Hidrógeno y Helio, procesaron otros elementos en su interior. Éstos fueron retornados al espacio como material enriquecido luego de que estallaron como supernovas. De nubes de ese origen, ricas en gas y polvo, se habrían formado estrellas de segunda generación, entre ellas, nuestro Sol y planetas.

Los isótopos de un elemento, son átomos de ese elemento con más neutrones en sus núcleos. Los meteoritos nos traen muestras de los orígenes de nuestro Sistema. Los isótopos presentes en ellos, son más compatibles con los que se originan en el choque de dos estrellas de neutrones que con los que se producen en una supernova.
Las estrellas de neutrones, son los núcleos de estrellas masivas que han explotado. Son tan compactas que la materia que las compone en su mayor parte, está formada por neutrones nacidos de la unión de electrones y protones. En el choque de estrellas este tipo de objetos, suelen aparecer elementos pesados como oro, platino y plutonio entre otros.

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Ilustración crédito:  Szabolcs Márka / Imre Bartos

Luego del choque, aparece un agujero negro rodeado de un disco de acreción. Procesos dinámicos en ese disco eyectan materia hacia la nube pre-solar inyectándole elementos pesados. Luego nace nuestro Sistema.

Por las características de los isótopos estudiados en meteoritos, la colisión se habría dado unos 100 millones de años antes de la formación del Sol.
En ese entonces se dio una nube de materia rica en elementos pesados en la que lentamente, y con el tiempo, comenzó a darse coagulaciones dando origen a protoestrellas. De esa manera nació el Sol y sus hermanas hace unos 4500 millones de años. En su evolución, el Sol abandonó el “grupo familiar” al igual que sus hermanas, llevándose consigo materia que terminó formando el Sistema que hoy conocemos.
En ese viaje, se perdió parte de la materia que rodeaba al joven Sol. En base a la cantidad que Hoy hay en el Sistema, se estima que todo comenzó a unos 1000 años luz de la actual posición del Sol.

Referencia:

Fuente:

pdp.

Podría existir un trozo de Theia en la Luna.

En relación a la formación de la Luna, hay dos teorías.
Una dice que se formó con la Tierra de la misma nube de polvo, como todas las lunas del Sistema Solar e incluso de otros sistemas.
Las pocas diferencias entre los isótopos de oxígeno (átomos de ese elemento con más neutrones que lo normal) entre rocas Terrestres y algunas de las Lunares traídas a Casa parece confirmar esta teoría. En este sentido, la cantidad de Hierro en el centro del Planeta sería autóctona de Éste.
Pero esta idea tiene un problema. No explica la gran relación de tamaños entre la Luna y la Tierra. La Luna es la cuarta parte de la Tierra. Tenemos una Luna grande comparada con las otras del Sistema Solar en relación a sus planetas hospedantes.

La otra teoría es la del Gran Impacto.

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Ilustración del Gran Impacto – crédito de: Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images

Dice que la Tierra en su formación fue impactada por un objeto del tamaño de Marte, la mitad de la Tierra. De esos escombros nació la Luna.
Esto explica la cantidad de Hierro en Casa, como proveniente de Theia, el impactador. También explica las grandes diferencias que hay entre rocas Terrestres y otras Lunares (diferentes a las anteriores) en relación a los isótopos de oxígeno que contienen. Se piensa que entre un 70% y un 90% de la Luna está formada por material de Theia.
El problema de esta teoría es que según las rocas Lunares, Theia habría sido una gran Condrita y ese tipo de objetos no son ricos en Hierro. Luego, en todo caso, el Hierro en la Tierra sería propio de ella.

Así se mantiene una discusión entre dos teorías por el origen de la Luna (La pulseada por la formación de la Luna | pdp | https://paolera.wordpress.com/2014/06/06/la-pulseada-por-la-formacion-de-la-luna/)

Como todo se relaciona con los isótopos de oxígeno en las rocas analizadas, se decidió refinar el análisis aprovechando nueva tecnología.
Se encontró que las propiedades de los isótopos en las rocas Lunares, dependen del tipo de roca.
Las que provienen de la superficie Lunar tienen isótopos de oxígeno más livianos (con pocos neutrones agregados) y, en ese aspecto, se parecen más a las Terrestres.
Las que provienen de mayor profundidad tienen isótopos mas pesados (con más neutrones agregados) y por lo tanto más diferentes en ese aspecto a las Terrestres.
Esto se puede explicar como que las rocas Lunares superficiales son el resultado de la pulverización del material de la Tierra causada por el impacto, y fueron las últimas en colapsar en la formación de la Luna.
Las interiores se deben al material más pesado y primero en colapsar procedente de Theia. Esto no sólo inclina la balanza hacia la teoría del Gran Impacto; también sugiere que un gran trozo de Theia puede estar dentro de la Luna en un estado inalterado, con sus isótopos de oxígeno siendo compartidos con el material vecino. Así, la composición de isótopos de Theia no se homogeneizó en el Gran Impacto.

Referencia:

Fuente:

pdp.

Una proteína extraterrestre (Hemolitina)

El origen de la vida en la Tierra aún es motivo de estudio.
Por un lado pudo ser autóctona. Por otro, se piensa que vinieron microorganismos en asteroides y cometas. A esta idea se la conoce como Panspermia. En este caso, los microbios no tuvieron que permanecer inalterados, bien pudieron ser distintos a como son actualmente y una vez en Casa se adaptaron y evolucionaron a como los vemos Hoy.
También se pudieron dar ambos casos (o linajes). A las formas de vida Terrestres se les sumaron las que vinieron del Espacio, después de todo, la Tierra y los otros cuerpos del Sistema Solar se formaron de la misma nube protoplanetaria.

Para que se haya dado la vida, debían darse ciertas condiciones; una de ellas fue la existencia de proteínas. Éstas son moléculas que favorecen a la vida tal como la conocemos. Las diferentes proteínas tienen distintas funciones, por ejemplo: colaborar con el sistema de defensa de las células.

En 1990, se halló un meteorito en Argelia que fue catalogado como Acfer 086.
Se trata de un fragmento de unos 173 grs. de tipo CV3 (Condrita carbonácea). En su interior se halló una proteína similar a las que hay en la Tierra, pero con diferencias que la hacen de un origen extraterrestre. Se la llamó hemolithin (en español se la podría traducir como hemolitina).

hemolitina

Modelo de la proteína hemolitina – crédito: Malcolm. W. McGeoch et al.

Muestra un relación Dueterio a Hidrógeno que no concuerda con algo en la Tierra; es más bien consistente con lo que se puede hallar en cometas de largo período.
También se halló algo similar en al meteorito Allende, también de tipo CV3.

Esto no demuestra que haya vida fuera de la Tierra.
Sólo demuestra que en otros objetos del Sistema Solar, pudieron darse proteínas como en Casa; lo que no es poco. Después de todo, es algo lógico ya que la Tierra y el resto de los objetos del Sistema Solar se formaron de la misma nube de gas y polvo en condiciones similares.

Referencia:

Fuente:

pdp.

Cómo evitar el impacto de un Asteroide (que no pase por el ojo de cerradura)

El riesgo de colisión de un asteroide con la Tierra siempre ha existido.
En sus orígenes, la Tierra era bombardeada por objetos que buscaban su lugar en el Sistema Solar. Si bien esa época ya pasó y hoy en día el Sistema Solar es estable y “tranquilo”, la probabilidad de recibir el impacto de un objeto de dimensiones considerables con consecuencias devastadoras, es baja pero existe. Si bien es más probable que tengamos un accidente de tránsito, hay que estar preparados para evitar un impacto asteroidal (o cometario).

Entre la Tierra y un objeto potencialmente peligroso, como los que pasan cerca o cruzan nuestra órbita, existe lo que se llama el ojo de la cerradura. Es una pequeña región en la cual el objeto siente un tirón gravitatorio que lo lleva a una trayectoria tal que en su próximo acercamiento chocará con Nosotros.

Los métodos para defendernos del impacto de un asteroide, apuntan a desviarlo antes de que pase por el ojo de cerradura. Destruirlo con un misil nuclear queda descartado por ser algo controversial, además de generar escombros nucleares que podrían caer en Casa.
Para moverlo de su trayectoria se enviaría un impactador. Un objeto que, al chocarlo, le transmitiría su impulso moviendo al asteroide de su curso. Si se realiza con tiempo, una pequeña alteración de su trayectoria puede ser salvadora.

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Composición donde se muestra un impactador hacia un asteroide – crédito: Christine Daniloff, MIT

Para eso hay que conocer con precisión su masa, su velocidad y su estructura.
Si no es así, se podría enviar primero un impactador explorador. Su impacto provocaría efectos en el movimiento del objeto que nos permitirían saber su masa y hasta con qué velocidad y masa es mejor que se lo impacte. Incluso se podrían enviar dos exploradores para mejorar los datos esperados antes de disparar el impactador definitivo.

Como siempre, hay otras opciones aunque no son tan tenidas en cuenta como el uso del impactador. Otra opción es desviarlo gravitacionalmente poniéndole un objeto cerca que lo vaya desviando con tracción gravitacional.
Y no olvidemos aprovechar el efecto Yarcovky.

Ilustración crédito: NASA/Hyland, D. et al. Illustration:
WIRED

Si modificamos la reflección o absorción de la luz solar en la superficie del objeto, éste podría desviarse a una trayectoria segura (Efecto Yarcovsky | pdp | https://paolera.wordpress.com/2013/02/07/efecto-yarkovsky/ ).

Referencia:

Fuente:

pdp.

2003 YT1 nos tiró con una piedra.

El asteroide 2003 YT1 nos tiró un cascote del tamaño de una uva.
El 28 de abril del 2017, se observó una estrella fugaz sobre Japón la que pudo ser registrada por 12 de las 20 cámaras de la red de observación SonotaCo.

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Detección del bólido sobre Japón por 20 cámaras de SonoraCo – Kasuga et al.

Los registros permitieron analizar su trayectoria y procedencia y estimar su órbita previa al ingreso a nuestra atmósfera. La misma coincidió muy bien con la del asteroide 2003 YT1.
Este asteroide tiene una órbita que lo acerca a Nosotros a una distancia algo menor que la de la Luna, con un diámetro de 1 a casi 2 Kms. Por ese motivo está catalogado como potencialmente peligroso aunque no hay significativas probabilidades de que nos impacte; tan sólo hay un 6% de chances de que lo haga en los próximos 10 millones de años.

Analizando el brillo que mostró el meteoroide (pequeño asteroide con un tamaño inferior a los 50 mts.) al entrar en la atmósfera y suponiendo que era rocoso, se calculó que tenía un tamaño de casi 3 cm. y un peso de unos 30 grs.
Hay varias explicaciones de cómo se desprendió de su cuerpo principal.

1. Pudo estar “reposando” en la superficie del asteroide hasta que por algún motivo fue expulsado.

2. Se pudo producir un impacto en la superficie del asteroide que generó y expulsó una fractura.

3. El asteroide pudo aumentar su rotación y expulsó esta piedra (entre otras) que terminó cayéndonos luego de llevar una órbita similar a la del cuerpo principal.
En este aspecto, el aumento de rotación puede deberse al efecto YORP que muestran otros asteroides. Este efecto se debe a la luz solar.

Bajo la influencia de la radiación del Sol, un objeto puede alterar su órbita. La cara donde es de día absorbe calor y cuando gira, en las partes donde “anochece” comienza la radiación de ese calor al exterior (se enfría) y eso, a largo plazo, modifica su trayectoria. Puede escapar si gira en el mismo sentido en que orbita y puede decaer si lo hace en sentido contrario (retrógrado). A esto se lo conoce como efecto Yarkovsky. Pero además, si la superficie del asteroide muestra diferentes características en la reflexión de la luz, puede adquirir más rotación, ese es el efecto YORP.
Ese ese aumento de giro, puede expulsar material. Parte éste puede alejarse y parte puede quedar orbitando el asteroide formando un anillo en el que pueden formarse lunas.

Referencia:

Fuente:

pdp.

Nuestro lugar en la Galaxia.

La Astronomía nos ubica en el Universo.
En particular, dónde estamos dentro de nuestra Galaxia, La Vía Láctea (VL), junto con los otros objetos que comparten nuestro Sistema Solar.

La VL es una galaxia espiral barrada de tipo Sb o Sbc, es decir que tiene una estructura de barra en su centro (La forma de la Vía Láctea | pdp | https://paolera.wordpress.com/2012/12/29/la-forma-de-la-va-lctea/) (Detalles de la estructura de las galaxias espirales | pdp | https://paolera.wordpress.com/2014/11/12/detalles-de-la-estructura-de-las-galaxias-espirales/).

Tiene un diámetro de 200 mil años luz (AL) y un espesor de unos 2 mil AL. En ella hay unas 100 mil millones a 400 mil millones de estrellas, dentro de las cuales está nuestro Sol y su séquito de planetas.
Estamos a unos 20 mil AL del centro galáctico

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Ilustración: Rursus/ Wikimedia Commons.

Desde nuestra posición, hay una zona no observable detrás del centro galáctico (CG)
Hay 4 brazos principales: el brazo de Perseo, el de Carina – Sagitario, el de la Cruz – Sculptor y el de Norma. Hay estructuras entre brazos como el brazo de 3 kiloparsecs y el de Orión – Cisne, también conocido como brazo local, brazo de Orión o Puente de Orión.
El Sol se encuentra en el borde interior de esta estructura de 3500 AL de ancho y 20 mil AL de largo, encerrada entre los brazos de Sagitario y Perseo.

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Ilustración detallada de la VL donde se aprecia la órbita Solar en torno al CG –  NASA/ JPL-Caltech/ R. Hurt/ Wikimedia Commons.

Referencia:

Fuente:

pdp.

 

La gran masa bajo el cráter Lunar Aitken.

Los orbitadores llevan sofisticados detectores para hacer todo tipo de mediciones del objeto que orbitan.
Así es cómo estudian su atmósfera y su suelo. Pero con la ayuda de la gravedad, no sólo se mantienen en órbita, sino que pueden analizar qué hay bajo la superficie.
Recordemos que la fuerza de gravedad o el peso del satélite, es la fuerza que lo mantiene en órbita a una cierta altura y velocidad. Esta fuerza depende de la masa del cuerpo y del satélite, por lo que una mayor cantidad de masa hará que el satélite sienta mayor atracción por parte del cuerpo que está orbitando a cierta altura.
Los objetos naturales que son orbitados, no tienen por qué tener su masa uniformemente distribuida. De esta manera, cuando un satélite viaja sobre el suelo de un objeto, las regiones de mayor concentración de masa alteran su órbita. Es entonces cuando el satélite se acelera y su altura presenta variaciones por los tirones gravitatorios que siente por la mayor cantidad de materia debajo de él.

Esto fue confirmado por las misiones LRO (orbitador de reconocimiento Lunar) y GRAIL (misión de estudio de la gravedad de la Luna).
Algunos cráteres Lunares muestran anomalías gravitatorias, pero el caso más llamativo está dado por el cráter Aitken, en el polo sur Lunar en la cara oculta.

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Mapa donde se aprecia el cráter Aitken – Crédito NASA.

Con diámetro de casi 2000 Kms. y una profundidad de varios Kms., tiene una edad de 4000 millones de años. Muestra evidencias gravitacionales de tener una colosal masa bajo el suelo de unas 5 veces la masa de la mayor isla de Hawaii (2×1018 Kgrs., un 2 seguido de 18 ceros).
Unos piensan que se trata de cristales muy densos, pero no se explican cómo llegaron a estar allí.
Otros estiman que se trata de una masa de Hierro y Níquel que sería el núcleo de un objeto que impactó en la Luna, aunque tampoco todos están convencidos de esta idea.

Muchos pensaban que el interior de la Luna, aún está lo suficientemente caliente como para mantener convecciones de materia bajo la corteza. Pero de ser así, esta masa debería haberse hundido y fusionado con el núcleo. Luego, el interior Lunar debe estar más frío de lo pensado.

Referencia:

Fuente:

pdp.