Cultura Científica . 4º ESO

El universo

Sistemas Planetarios
 
Inicio
Índice

El el proceso de formación de una estrella se forman otros cuerpos celestes de menor tamaño.

Muchas estrelas conocidas son sistemas dobles o múltiples.

En estrellas cercanas se han podido detectar planetas.
Se han descubierto miles de sistemas planetarios

La formación de los planetas parece ser general, pero el resultado final puede ser muy variable, no aparece haber una regla general que sigan todos los sistemas planetarios.


Formación de un sistema planetario

La formación de los sistemas planetarios es simultánea a la de la formación de la estrella o estrellas a las que se encuentran ligados por gravedad

Se supone que comienza con la inestabilización de una nube de gas y polvo debida a una supernova próxima

La supernova inestabiliza la nube y hace que se contraiga además de proporcionar elementos pesados adicionales.

En las condiciones de la nube los elementos se combinan dando lugar a compuestos químicos de diferentes propiedades:

    H2 y He . Son la mayor parte de la masa. Siempre son gaseosos

    Compuestos volátiles:

Composición del Sistema Solar

Combinaciones de los elementos más abundantes con el H:
CH4 (metano) NH3 (Amoniaco) H2O (Agua).
Son sólidos a temperaturas bajas pero se convierten en gases a temperaturas medianas

Polvo :
Formado principalmente por:
- Silicatos SiOxMetal.
- Óxidos de metales sobre todo de hierro.
-
Metales sin combinar Fe, Ni y otros metales
Son sólidos o líquidos hasta temperaturas muy elevadas (más de 1000ºC)

 

La rotación hace que la nube se aplana en un disco.
Las partículas en órbita por encima y por debajo del plano terminan colisionando e incorporándose a él.

La contracción hace que se caliente la nube de gás y polvo sobre todo en las zonas centrales

Las partículas de polvo se condensan por colisión al aproximarse sus órbitas hasta formar cuerpos de unos pocos Kg: planetesimales

En las zonas internas empieza a hacerse notar la radiación inicial del Sol y desaparecen las sustancias volátiles

En zonas más alejadas las partículas son capaces de captar gases y con ello aumenta mucho su masa. Esta gran masa les permite ligar gases por gravedad

La acreción (aumento de masa por choques) de los planetesimales da lugar a planetas (hasta 1.000 km de diámetro)

Los planetas en formación barren sus órbitas haciéndose circulares y en un plano. El material de la órbita es incorporado al planeta o bien es expulsado de la órbita.

La acreción en los planetas genera calor.
Provoca la fusión parcial o total del cuerpo y su diferenciación por densidades.
Esta diferenciación por densidades genera aún más calor
El núcleo de los grandes planetas permanece aún fundido a varios miles de grados
Se destilan gases que pueden dar lugar a atmósferas

La acreción dura unos 100 millones de años con planetesimales grandes.
Luego son expulsados o incluidos en los planetas mayores.

Al final del periodo de acreción los impactos pueden ser muy intensos pues los planetesimales son de gran tamaño

Durante la formación de los sistemas planetarios los grandes planetas exteriores pueden acercarse a zonas internas y destruir o expulsar a los planetas que orbitan allí.

Mochos sistemas planetarios conocidos tienen planetas gigantes muy cercanos a la estrella.

Los planetesimales exteriores pueden subsistir a grandes distancias de la estrella dado que al ser sus órbitas mucho más lentas y las colisiones menos numerosas no han llegado a formar planetas.

Exoplanetas

 

Se denominan exoplanetas a los planetas presentes en otras estrellas diferentes del sol
Dada la gran distancia a a que se encuentran las estrellas es inviable ver directamente los planetas.
Hasta hace pocos años solo se especulaba con su existencia.

Manera de descubrirlos

Principalmente dos métodos:

  • Tránsitos
    Un planeta pasa por delante de una estrella y hace variar el brillo de esta.
    Se puede calcular masa y tamaño y distancia del planeta
  • Velocidad radial
    Un planeta y su estrella giran entorno a un punto. La estrella apenas se mueve pero pequeños moviminetos pueden detectarse como corrimientos al rojo y al azul periódicos del espectro de la estrella
    Se puede calcular masa y distancia a la estrella
  • Existen varios más pero de menor importancia cuantitativa

Estos métodos han logrado descubrir miles de exoplanetas pero tienen un sesgo
- Se detectan mejor planetas próximos a las estrellas en ambos métodos
- Se detectan mejor planetas pesados en el método de la velocidad radial
- Se detectan mejor planetas voluminosos en el método de los tránsitos
- Se detectan mejor en estrellas pequeñas. Sobre todo en el de velocidad radial.

Número de exoplanetas
Tradaron en descubrirse pero ahora se conocen varios miles y se decublen del orden de 1000 al año
Se calcula que cerca de la mitad de las estrellas pueden tener al menos un planeta de tamaño semejante a la Tierra y un 20% al menos un planeta del tamaño de júpiter.
El número total de planeas probablemente sea superior al de estrellas
Se calcula que en la galaxia hay unos 40.000 millones de planetas de ipo terrestre en zonas de habitabilidad

Tipos de exoplanetas

Los exoplanetas se clasifica principalmente por su masa

Una masa de unas 13 veces Júpiter crea reacciones nucleares en el nucleo de modo que es una estrella enana marrón muy longeva

Las masas menores producen planetas y otros cuerpos celestes ligados por gravedad a la estrella

Gigantes Gaseosos

Tamaño de Júpiter hasta enanas marrones
Son el mayor número de los descubiertos pues su masa es capaz de mover perceptiblemente la estrella

Se supone que se forman en lugares alejados de la estrella y consiguen acumular muchos gases H2 He CH4 NH3 y agua
Sorprendentemente muchos están muy próximos a la estrella y son muy calientes (Tipo Júpiter caliente)

Es probable que exista un mecanismo general por el que los planetas gigantes se van acercando a la estrella.
E n nuestro sistema solar hemos tenido la suerte de que no sucediera así

Tipo neptuniano

Gaseosos menores. Tipo Neptuno. Muchos también están próximos a la estrella
Pesan del orden de 10 a 50 veces la Tierra.

Supertierras

En nuestro sistema solar no hay supetierras, pero no son rararas en otras setrellas.
Su masa está entre 2 y 10 masas terrestre y son planetas rocosos con se supone que con atmósferas importantes

Tipo terrestre

Con características semejantes a la Tierra

Subterrestres

Planetas rocosos menores que la Tierra

Planetas errantes o interestelares

Un número importante de planetesimales y planetas ya formados son expulsados de un sistema estelar por los planetas mayores.
También, en ocasiones hay porciones pequeñas de gas y polvo que se condensan sin tener la masa suficiente para formar una estrella.

Estos cuerpos deben ser muy numerosos pero tremendamente difíciles de observar pues no brillan con luz propia ni interaccionan de manera importante con las estrellas.
Se desconoce su frecuencia. .

Zona habitable de una estrella

A los astrónomos y astrobiólogos les interesa de menera especial los planetas exitentes en los que sea posible la existencia de vida como la conocemos en la Tierra (Puede ser que se formen seres vivos en otras condiciones pero desconocemos totalmente ciuales pueden ser)

Estas condiciones son esencialmente:

  • Presencia de agua líquida en el planeta
    Para ello debe estar en un rango adecuado de distancias a la estrella. Si está muy cerca el agua se encuentra en forma de vapor. Si está demasiado lejos en forma sólida.
    La zona habitable depende del tipo de estrella
    Sobre la temperatura del planeta también influye la atmósfera pues las atmósferas importante con gases invernadero calientan considerabemente la superficie.
  • Planeta de tipo rocoso. Supertierras, terrestres o subterrestres
    Los planetas gigantes tienen tanta presión que el agua no se comporta como en la Tierra

Otras características deseables

  • Poca excentricidad de la órbita
  • Estrellas estables, no explosivas
  • Estrellas no muy grandes
    Las muy grandes evolucionan demasiado deprisa
  • No en el centro galáctico.
    Se supone que demasisda radiación de explosiones y actividad en agujero negro supermasivo

 

Evolución de los sistemas planetarios

Según las teorías actuales los planetas se ha formado en el mismo proceso y simultáneamente a la estrella en la que orbitan

Los planetas lejanos pueden crecer más y son gaseosos mientras loa más cercanos son menores y rocosos

Cada planeta crea un espacio en el que elimina todo el resto de cuerpos por colisión o expulsión

Existen interacciones gravitatorias entre los planetas que inestabilizan unas órbitas y estabilizan otras

En muchos sitemas planetarios estudiados los planetas gigantes se han ido acercando progresivamente a la estrella eliminando a los planetas interiores.
En el Sistema Solar no ha sucedidos. Se supone que por la interacción entre Júpiter y Saturno.

Durante la permanencia de las estrellas en la secuencia principal los planetas no son afectados de manera importante salvo la pérdida de atmósferas en planetas menores o aumneto progresivo de temperaturas en planetas internos.
Cuando la estrella se convierte en gigante roja los planetas más cercanos son engullidos por la estrella.

En explosiones de tipos nova, o sobre todo supernova pueden afectar de manera importante a los planetas o destruirlos completamente.



Vínculos
Exoplaneta en wikipedia
Evolución pasada y futura del Sistema Solar
Catálogo de exoplanetas


  Inicio
  Índice
  Siguiente