domingo, 12 de abril de 2009

Un buen lugar para vivir I

Desde principios del siglo XX comenzó el esfuerzo serio por encontrar planetas habitables del tamaño de la Tierra. En un principio no se tenía la tecnología para detectar planeta alguno, así que se realizaron estudios de la composición química de galaxias lejanas con el propósito de averiguar en cuales de ellas existían los elementos adecuados para que se formen otras "Tierras" (ver aquí) , pero esto no rindió muy buenos resultados. Luego, al obtener la tecnología para detectar la influencia gravitacional de un planeta sobre su estrella (década de los 90s) se descubrieron algunos planetas que fueron los primeros planetas extrasolares conocidos, pero estos eran demasiado grandes, mucho mas que Júpiter. Poco después las cámaras CCD usadas en astronomía fueron suficientemente sensibles como para detectar la disminución en brillo de una estrella siendo eclipsada por alguno de sus planetas, este método permitió la detección de cuerpos mas chicos, aunque seguían siendo muy grandes.


Comparación de la zona de habitabilidad estelar para estrellas de distinta masa. Como se puede ver las estrellas mas pequeñas tienen sus zonas mas cerca mientras que las mas masivas las tienen mas lejanas y grandes. Para un estrella como el sol, corresponde una ZH de valores intermedio. Estas ZHs están calculadas considerando una presión superficial de 1 atm (760 mm HG).

Ahora con el telescopio espacial Kepler finalmente en órbita se tiene la posibilidad de observar y estudiar planetas extrasolares directamente. Y una de las primeras cosas que nos gustaría saber es si un planeta dado es buen candidato o no para ser habitable, ya sea por el intento de encontrar vida ( lo mas probable es que sea a nivel microscópico, bacterias o algo así), o como un candidato a futura colonización humana. Un primer indicio es si el planeta en cuestión tiene la capacidad natural de mantener agua liquida en su superficie. Como no nos sirve un planeta donde toda el agua se mantenga o congelada o como vapor, deseamos saber si la superficie del planeta se encuentra a una temperatura que permita la existencia del agua en estado líquido.


Otro calculo para ZH en torno a tres etsrellas enanas, a la derecha se encuentra el Sol. En este caso se a permitido a la presión atmosférica variar para ver el efecto de expanción de la ZH.

En la Tierra esta temperatura es entre los 0º y 100º C . Pero esa temperatura esta en función de la atmósfera del planeta. Mientras la atmósfera ejerza mayor presión sobre la superficie ( ya sea por ser mas densa o por tener el planeta mas gravedad) mayor puede ser la temperatura del agua antes de evaporarse, mientras que una alteración en la presión atmosférica implicara también una modificación en la temperatura de congelación.

Además de la atmósfera, la temperatura de un planeta dependerá, por su puesto de la distancia a su estrella. Con los planetas lejanos siendo mas fríos que los cercanos. Por lo tanto se puede calcular si se conoce la atmósfera de un planeta, la distancia a la cual la superficie tendrá una temperatura de 0º o 100º C y saber entonces si cumplen con el requisito. A la zona en torno a una estrella en la que un planeta dado puede mantener agua líquida se le llama "zona de habitabilidad estelar". El telescopio Kepler nos permitirá estudiar las atmósferas y en consecuencia determinar si los planetas que ve están o no en la distancia adecuada para encontrarse en dicha zona.


Comparación entre sistemas planetarios similares en estrellas de diferente masa y por lo tanto con diferentes ZH. El sector Verde es el de temperatura adecuada, el Rojo es demasiado caliente (agua siempre como vapor) y el Azul demasiado frío (agua siemrpe como hielo).

Estos cálculos nos llevan a la conclusión de que cierto tipo de estrellas son las mas adecuadas. No queremos una estrella muy pequeña y débil por que su zona de habitabilidad (ZH) será demasiado pequeñas y difícilmente habrá algún planeta en ellas. Mientras que las estrellas muy grandes tendrán sus ZHs muy lejos, en la parte exterior de sus sistemas planetarios, donde se encuentran los planetas gaseosos y por lo tanto los pequeños y mas cercanos planetas terráqueos serán demasiado calientes. Queremos estrellas medianas (no es de sorprender que sean como el Sol) ya que permiten ZHs relativamente grandes (donde se puede encontrar al menos un planeta durante toda su órbita) en la zona donde se encuentran los planetas terráqueos (pequeños y sólidos, como la Tierra, Marte o Venus).

Entre los datos que serán recolectados por el telescopio Kepler para un planeta en órbita a una estrella dad, se encuentran precisamente; el tipo de estrella, y la duración del periodo orbital (cuanto tarda el planeta en completar una órbita) dato con el que se puede calcular la distancia a la estrella (usando, precisamente, las leyes de Kepler). De esta manera sabremos qué planetas están en las condiciones adecuadas para contener agua líquida. Pero ¿y si se nos pidiera decidir la dirección en la cuál apuntar el telescopio que busque planetas?

Sabemos que parte de un sistema planetario es la mas adecuada, pero ¿Como saber que parte de la galaxia es la indicada para contener estrellas con planetas como la Tierra en cuales buscar agua?

En este caso debemos estudiar....


continuara

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