Astronomía

¿Por qué el sistema exoplanetario TOI-178 desafía las teorías actuales sobre la formación de planetas?

¿Por qué el sistema exoplanetario TOI-178 desafía las teorías actuales sobre la formación de planetas?


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Estoy emocionado de leer las noticias sobre el último descubrimiento de exoplanetas de la ESA utilizando CHEOPS. El sistema TOI-178 consta de (¿al menos?) Cinco planetas, siguiendo un patrón 18: 9: 6: 4: 3. En el comunicado de prensa, los autores escriben:

Pero mientras que los planetas del sistema TOI-178 orbitan su estrella de manera muy ordenada, sus densidades no siguen ningún patrón en particular. Uno de los exoplanetas, un planeta terrestre denso como la Tierra, está justo al lado de un planeta de tamaño similar pero muy esponjoso, como un mini-Júpiter, y al lado hay uno muy similar a Neptuno.

En los pocos sistemas que sabemos dónde orbitan los planetas en este ritmo resonante, las densidades de los planetas disminuyen gradualmente a medida que nos alejamos de la estrella, y también es lo que esperamos de la teoría ”.

Mi pregunta: ¿Qué dice exactamente "la teoría" exactamente? ¿Y por qué los exoplanetas en resonancia orbital implican necesariamente una disminución densidad de los planetas si el sistema no choca con ningún otro sistema después de su formación?


El artículo de investigación original que se publica se encuentra en A&A y también está disponible a través de arxiv.

Uno de los misterios que hay que comprender en la formación de planetas es la distinción entre planetas terrestres y planetas gaseosos: no existe una curva de distribución continua. Eso significa que deben estar involucrados diferentes procesos. Comprender cómo interactúan los procesos involucrados, qué condiciones se requieren para desencadenar los procesos individuales y cómo dan forma a un sistema final es importante para la comprensión general. Y esto es más fácil, cuanto más completa sea la información que tenga sobre un sistema y mejor podrá deducir su evolución pasada a partir del estado actual. El encadenamiento de laplace del MMR de los planetas ayuda en este esfuerzo.

Por lo tanto, utilizando esta estabilidad algo sorprendente del sistema, podemos abordar otros problemas con la formación de los planetas individuales en sí y posiblemente también la interacción planetesimal-disco. En su resumen afirman:

En este sentido, los diferentes planetas del sistema TOI-178 se encuentran a ambos lados del valle del radio (Fulton et al. 2017). Por lo tanto, reconstruir la historia orbital y atmosférica pasada de este planeta puede proporcionar pistas sobre el origen del valle.

La "densidad decreciente" proyectada de los planetas desde el centro hacia afuera proviene directamente de la densidad del material sólido disponible en el disco protoplanetario: más hacia adentro a temperaturas más altas, solo los elementos más pesados ​​pueden condensarse. Salvo cualquier migración de planetas e intercambiando el orden radial, esto define la distribución de densidad radial. Ves la misma variación de densidad dentro de nuestro propio sistema solar. La ecuación del estado de la materia a altas presiones en los centros de los planetas distorsiona un poco esto, pero se aplica la tendencia general.


Tres & # 8216Super-Tierras, & # 8217 Una estrella

La tan esperada conferencia de Nantes sobre Super-Tierras extrasolares ya está dando grandes frutos en la forma de un sistema triple de tales planetas. Encontrados alrededor de la estrella HD 40307, ​​los planetas se encuentran entre los 45 mundos candidatos identificados recientemente por científicos europeos utilizando el instrumento HARPS, un espectrógrafo montado en el Observatorio Europeo Austral y el telescopio de 3,6 metros # 8217 en La Silla. El estudio se centró en estrellas de las clases F, G y K, encontrando 45 planetas potenciales, todos los cuales están por debajo de las 30 masas terrestres y muestran un período orbital inferior a cincuenta días.

Lo que está sucediendo aquí demuestra la creciente sofisticación de nuestras herramientas. Si bien la mayoría de los más de 300 exoplanetas identificados positivamente se han encontrado alrededor de estrellas similares al Sol, hasta ahora han tendido a ser gigantes gaseosos. Sacar a los planetas más pequeños de los datos requiere largas series de observación & # 8212 HD 40307, ​​por ejemplo, ha estado bajo estudio activo durante cinco años & # 8212 y también requiere la mayor precisión de instrumentos como HARPS. & # 8220Con el advenimiento de instrumentos mucho más precisos como el espectrógrafo HARPS en ESO & # 8217s telescopio de 3,6 m en La Silla, & # 8221 dice el cazador de planetas Stéphane Udry (Observatorio de Ginebra), & # 8220 ahora podemos descubrir planetas más pequeños, con masas entre 2 y 10 veces la masa de la Tierra & # 8217s. & # 8221

HD 40307 es un poco menos masivo que el Sol y se encuentra a 42 años luz de distancia en el cielo austral, en la dirección de las constelaciones Doradus y Pictor. Los tres planetas resultan tener masas de 4,2, 6,7 y 9,4 veces la de la Tierra, y están en órbitas estrechas de 4,3, 9,6 y 20,4 días, respectivamente. Considere cuán sensibles se han vuelto nuestros estudios exoplanetarios: el más pequeño de los planetas tiene una masa cien mil veces menor que la de la estrella que rodea, lo que induce una & # 8216 oscilación & # 8217 de sólo unos pocos metros por segundo. Pero para tener una idea general, tenga en cuenta que los planetas en órbitas cercanas son en este punto más fáciles de detectar para nuestra instrumentación que aquellos en órbitas amplias y de largo período. ¿Cuánto todavía somos incapaces de detectar?

Imagen: Vista esquemática desde arriba de las órbitas de las tres supertierras alrededor de su estrella anfitriona. La escala está en unidades astronómicas (AU), la distancia media entre la Tierra y el Sol. Por tanto, todos los planetas se encuentran dentro de la órbita de Mercurio alrededor del Sol (que tiene un período orbital de 88 días). Crédito: Observatorio Europeo Austral.

Así nos adentramos en algunas citas emocionantes, esta de Michel Mayor (Observatorio de Ginebra), un nombre familiar como uno de los descubridores de un planeta alrededor de la estrella 51 Pegasi en 1995. Ese evento dio inicio a la búsqueda de exoplanetas, una que parece crecer. en intensidad con cada día que pasa. Al observar no solo las supertierras que HARPS ha revelado, sino también la muestra completa de HARPS y su resultado de 45 planetas candidatos, Mayor comenta:

& # 8220 Claramente, estos planetas son solo la punta del iceberg. El análisis de todas las estrellas estudiadas con HARPS muestra que aproximadamente un tercio de todas las estrellas de tipo solar tienen planetas de tipo super-Tierra o de tipo Neptuno con períodos orbitales inferiores a 50 días. & # 8221

De hecho, son buenas noticias, especialmente cuando lo sigue con esto del colega Udry, quien tiene en cuenta las limitaciones de nuestros instrumentos y los datos disponibles actualmente:

& # 8220Es muy probable que haya muchos otros planetas presentes: no solo planetas súper terrestres y similares a Neptuno con períodos más largos, sino también planetas similares a la Tierra que aún no podemos detectar. Si a esto le sumamos los planetas similares a Júpiter ya conocidos, es posible que llegue a la conclusión de que los planetas son omnipresentes. & # 8221

El mismo equipo también discutió otros dos sistemas planetarios en la conferencia de Nantes. Uno involucra un mundo de 7,5 masas terrestres alrededor de HD 181433 en una órbita de 9,5 días, acompañado por un planeta similar a Júpiter en una órbita de tres años. El otro es un planeta de 22 masas terrestres en un sistema que también incluye un mundo de clase Saturno, también con un período de tres años. La jornada se prolongará hasta el día 18 y sin duda nos ocupará en los próximos días con una serie de nuevos resultados. El trabajo anterior del equipo de Ginebra se ha presentado en forma de dos documentos a Astronomía y astrofísica n. ° 038. Referencias completas aquí cuando estén disponibles.

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& # 8220 & # 8230 es muy posible que llegue a la conclusión de que los planetas son omnipresentes ".

Ciertamente una excelente noticia. Eventualmente podemos encontrar que los mundos similares a la Tierra son & # 8216ubicuos & # 8217 también.

¡Eh!
Me pregunto si estos & # 8220Hot SuperEarths & # 8221 siguieron a sus & # 8220Hot Jupiters & # 8221, con el resultado de que los & # 8220Hot Jupiters & # 8221 terminaron siendo tragados por su estrella. Las & # 8220Hot Super Earths & # 8221 habrían sido mundos de agua en un momento, formados más allá de la línea de nieve a partir de volitiles (hielos) principalmente con una pizca de metales.

No es una estrella. No es un gigante gaseoso. ¡Su Super-Tierra!

¿Sigue abierta la zona habitable? Si es así, este parece ser un sistema no aplastado por su migración de Júpiter. Debería haber más planetas rocosos más lejos.

En realidad, un tercio de las estrellas que tienen planetas con órbitas de 50 días también pueden ser malas noticias, ya que se encuentran fuera de la zona habitable, excepto para los tipos de enanas rojas, que tienen sus propios desafíos.

No hay indicios de que estos planetas estén bloqueados por las mareas, ¿verdad?

Una cosa que señalaría es la total falta de datos del equipo de COROT.

Teniendo en cuenta las cosas emocionantes de HARPS y pronto Kepler, tal vez podrían ser redundantes con bastante rapidez.

TheoA, hay artículos que sugieren que la migración de Júpiter caliente no evitará la formación de mundos de zonas habitables. Por ejemplo, consulte la cobertura de Centauri-Dreams & # 8217 aquí: https://centauri-dreams.org/?p=1835

Un tercio de la muestra tiene planetas del tamaño de Neptuno o del tamaño de una súper Tierra en órbitas de menos de 50 días. Obviamente, el proceso de formación planetaria tomó un camino fundamentalmente diferente a nuestro sistema solar & # 8217s. Estoy empezando a pensar que debemos preguntarnos por qué no tenemos 3-4 planetas orbitando dentro de Mercurio.

¡Buena pregunta! Es todo un rompecabezas, aunque según las teorías actuales es de esperar alrededor de estrellas de menor masa porque su luminosidad es mucho menor y la línea de nieve está más adentro. En el caso del Sol, la línea de nieve marca la formación. de Júpiter, pero debido a que el disco es mucho más pequeño alrededor de estrellas de menor masa, la línea de nieve conduce a las Supertierras & # 8211, aunque heladas.

HD 40307 (Gliese 2046) es un poco más tenue que el Sol & # 8211 & # 8217s aproximadamente 1/10 de la luminosidad visual del Sol & # 8217s y tal vez el doble con la corrección bolométrica. Así que se trata de

0,7 masas solares. Aproximadamente la masa estelar promedio.

Gracias por señalar eso.

Pensé que el jurado aún estaba deliberando sobre esa situación, especialmente porque esos mundos no se han descubierto en asociación con Hot Jupiters, aunque la tecnología puede tener más que ver con eso.

En cualquier caso, un Júpiter caliente a través del sistema interno es una gran interrupción, especialmente. ya que estamos bastante seguros de que no le sucedió a nuestro sistema.

TheoA, ¿podría encontrar & # 8216A Hot Júpiter en nuestro sistema solar? & # 8217 interesante en este contexto:

Nada definitivo, pero existe la posibilidad de que lo tuviéramos en algún momento. Y tienes razón, el nivel de nuestra tecnología tiene mucho que decir sobre lo que podemos detectar en sistemas con & # 8216 júpiter calientes & # 8217 conocidos. Estamos mejorando cada vez más en detecciones planetarias más pequeñas, pero aún así difícil cuando estás lidiando con órbitas más alejadas de la estrella primaria.

¿Podría haber (hay) una fórmula que combine la distancia AU y el tamaño del planeta para crear un & # 8220 índice de habitabilidad & # 8221? Mucha gente habla de la & # 8220zona habitable & # 8221. Esto puede (o no) ser útil para considerar el origen de la vida, pero no es tan útil para identificar planetas que pueden ser habitables usando tecnología humana. Por ejemplo, Marte está fuera de la zona habitable, pero algún día estará habitado por personas.

Este índice de habitabilidad podría establecer arbitrariamente 100 como el puntaje de habitabilidad de la Tierra. Entonces podríamos hablar de un rango en el que la vida sería difícil si el planeta fuera demasiado pequeño o demasiado frío o, por el contrario, demasiado grande o demasiado caliente. Así como se ha ido reduciendo el límite inferior de neonatos, también se ampliaría el rango de habitabilidad a medida que nuestra tecnología mejore. Desde el punto de vista de una misión interestelar, esto es importante. Un día encontraremos el exoplaneta más cercano. Pero podría estar fuera del rango de habitabilidad.

¿Por qué Marte recibe tanta más atención que Venus? Probablemente porque todos sabemos que es mucho más habitable para los humanos que Venus. Nuestro futuro estará primero en Marte y tal vez más tarde en Venus. Del mismo modo, la primera misión interestelar real podría ser a un exoplaneta habitable por humanos en lugar de a un exoplaneta más cercano pero fuera del rango habitable por humanos.

Pero, ¿cuál es el criterio de habitabilidad humana? No deberíamos desarrollar este criterio. ¿Alguien ha hecho esto? Si podemos asignar una puntuación de habitabilidad humana a cada nuevo hallazgo exoplanetario, estaremos constantemente introduciendo la idea de la viabilidad de una misión interestelar.

Tu idea tiene mucho mérito y quizás deberías intentar hacerlo tú mismo. Stephen Dole & # 8217s classic, & # 8220Habitable Planets For Man & # 8221, está disponible de forma gratuita en la corporación RAND y se puede descargar como archivo PDF. Dole analiza los criterios de habitabilidad con cierta profundidad, aunque desde la perspectiva de 1964. Es un buen lugar para comenzar.

¡Vaya, esto es tan interesante! ¿Por qué no enviamos allí una sonda de vela solar? ¿Por qué ni siquiera enviamos una sonda a Europa? ¡¿Por qué no pasa nada ?! Porque la última moda es más interesante para la mayoría de la gente ... :(

@ Adam y Dave Moore: luminosidad y metalicidad, lo más probable.

La alta metalicidad conduce a más material planetario, conduce a más y más planetas más grandes y posiblemente a más o más planetas más grandes en órbita cercana.

He tenido la idea de que puede haber una especie de metalicidad umbral más allá del cual se obtienen planetas gigantes en órbita cercana, ya sea & # 8216original & # 8217 o por medio de la migración hacia el interior. Pero eso debe reconsiderarse en combinación con la luminosidad.

Tantos planetas en órbita cercana alrededor de estrellas de tipo solar parecen ser noticias mixtas (buenas y malas), aunque de hecho la migración hacia adentro ya no parece descartar planetas terrestres en órbitas estables.

@John Hunt: Me gusta la idea de un índice de habitabilidad, aunque definitivamente tendría que incorporar características estelares como, en particular: luminosidad, variabilidad, multiplicidad y separación de componentes (es decir, binario, tantas UA de separación en una separación mínima), & # 8230

Y supongo que, antes de empezar a considerar misiones estelares, tendrías muchos más datos directos sobre un planeta para determinar la habitabilidad, como temperatura, atmósfera, agua, etc., que solo estos parámetros indirectos que estamos usando aquí.

Para la & # 8220 mayoría de las personas & # 8221 del planeta Tierra, en este momento, obtener suficiente comida y agua corriente es más importante que enviar sondas a cualquier parte. Antes de invertir en una infraestructura interestelar seria, se necesita urgentemente un avance energético aquí en la Tierra & # 8211 fusión solar o nuclear barata. Una vez que tengamos eso, salvamos el mundo Y podemos lanzar sondas interestelares a bajo precio. Un trato de dos por uno en el que todos ganamos.

Hablando de habitabilidad, esta estrella es una de las principales candidatas para un planeta habitable.
Dada la regularidad de los planetas que ya se han descubierto, apostaría una pequeña cantidad de dinero a que hay planetas con órbitas de aproximadamente 45, 98 y 217 días. Por la sensibilidad de las mediciones, sabemos que no hay planetas del tamaño de Júpiter o incluso de Neptuno en esas órbitas. Cualquier planeta tendría, como mucho, un tamaño superterrestre, por lo que las perturbaciones gravitacionales no serían suficientes para causar un desorden de las órbitas o la eyección planetaria.

Las órbitas de 98 días y 217 días bien pueden caer dentro de la zona habitable de la estrella.

@Dave: lo que dices sobre & # 8220planetas con órbitas de aproximadamente 45, 98 y 217 días & # 8221 es bastante intrigante, ¿puedes explicarlo un poco más?

Quiero decir, ¿por qué esas órbitas, es una variación de la Ley de Bode?

Además de HD 40307: basado en su luminosidad y en comparación con nuestro propio HZ, su HZ sería de aproximadamente 0.40 & # 8211 0.52 AU.

¿Cómo se relacionaría eso con los períodos orbitales?

dónde:
P = período orbital del planeta
a = semieje mayor de órbita

Por lo tanto, el planeta de 45 días estaría (casi) 1,7 veces más lejos que el planeta de 20,4 días (que está a 0,12 AU), es decir, 0,20 AU, el planeta de 98 días estaría 2,84 veces más lejos, es decir, 0,34 AU, el planeta de 217 días estaría 4.83 veces más lejos, es decir, 0.58 AU (?)

En ese caso, los dos planetas exteriores estarían ambos justo fuera del HZ (resp., En el interior y en el exterior)

¿No es & # 8217t así que esas órbitas dependen de las masas de los planetas & # 8217 también, con un planeta más grande moviéndose relativamente más rápido y / o más cerca?

Haciendo una regresión lineal sobre el número de planetas y el registro (período), se esperaría que las próximas tres órbitas fueran de 45, 98 y 213 días. Para una masa estelar de 0,77 veces la del Sol, y requiriendo que la semi-amplitud de velocidad sea menor a 1 m / s (trabajando hacia atrás desde las masas estelares y planetarias y los períodos orbitales, la semi-amplitud más pequeña entre los planetas conocidos orbitando la estrella es de 1.2 m / s para órbitas circulares), los límites de masa en estas tres órbitas son 4.7, 6.1 y 7.9 masas terrestres respectivamente (nuevamente para órbitas circulares)

Por supuesto, sin tener realmente los datos y las semi-amplitudes reales, este análisis se basa en terrenos bastante inestables & # 8211 puede haber tendencias lineales / cuadráticas adicionales en los datos que pueden indicar planetas más masivos. Además, no hay garantía de que la tendencia en los períodos orbitales pueda extrapolarse más allá de los tres planetas conocidos & # 8211 en principio, tales relaciones predicen un número infinito de planetas a distancias cada vez mayores, lo cual no es plausible.

@Ronald. Por lo que podemos decir, al observar las órbitas de los sistemas multiplanetas con elipticidades bajas, parece haber una regularidad en el espaciamiento de los planetas. Andy ha hecho un análisis mucho más riguroso que yo.

Lo que hago es mirar las proporciones de las distancias orbitales como una guía aproximada. Luego use la proporción para tener una idea aproximada de dónde puede estar el próximo planeta o úsela para observar los espacios donde podría haber órbitas estables para ver si los planetas encajarían usando la progresión natural. Cada sistema parece tener su propia relación de espaciado, que varía de aproximadamente 1,5 a más de 2 en el caso de 55 Cancri.

Me gustaría agradecer a Andy por calcular los límites superiores de las masas para esas órbitas. Debería haber dicho que este sistema es una buena perspectiva para un planeta habitable similar a la Tierra, quizás el mejor que hemos tenido hasta ahora, ya que, por lo que sabemos del sistema, hay una buena posibilidad de que haya una super-Tierra. o algo más pequeño en la zona habitable.

De los otros sistemas estelares alrededor de los cuales hemos descubierto planetas, la zona habitable está ocupada por un planeta neptuniano o más grande, la órbita es inestable debido a un planeta grande cercano o, si un planeta similar a la Tierra pudiera ocupar una órbita estable en el zona habitable, no hay nada de lo que sabemos sobre el sistema para inferir que este es el caso.

Otra Tierra & # 8211 es solo cuestión de tiempo:

Pero, ¿por qué otra Tierra? Quiero decir, ya tenemos uno.

Tenemos todo un universo loco por ahí, así que ¿por qué no?
ir por algo más exótico? De lo contrario, deberíamos simplemente
quédese en casa y vea quién gana el próximo American Idol.

Las HARPS buscan planetas extrasolares del sur. XIII. Un sistema planetario con 3 Supertierras (4.2, 6.9 y amp 9.2 masas terrestres)

Autores: M. Mayor, S. Udry, C. Lovis, F. Pepe, D. Queloz, W. Benz, J.-L. Bertaux, F. Bouchy, C. Mordasini, D. Segransan

Resumen: Este artículo informa sobre la detección de un sistema planetario con tres Supertierras orbitando HD40307. HD40307 es una estrella K2V con deficiencia de metales a una distancia de solo 13 parsec, parte del programa de búsqueda de planetas de alta precisión HARPS GTO.Los tres planetas en órbitas circulares tienen masas mínimas muy bajas de respectivamente 4,2, 6,9 y 9,2 masas terrestres y períodos de 4,3, 9,6 y 20,5 días.

El planeta con el período más corto es el planeta más ligero detectado hasta la fecha orbitando una estrella de secuencia principal. La detección de las amplitudes correspondientemente bajas de las variaciones de velocidad radial inducidas está completamente asegurada por las 135 observaciones HARPS de muy alta calidad ilustradas por los residuales de velocidad radial alrededor de la solución 3-kepleriana de solo 0,85 m / s. Los indicadores de actividad y bisectriz excluyen cualquier perturbación significativa de origen intrínseco estelar, lo que respalda la interpretación planetaria.

A diferencia de la mayoría de las estrellas planetarias anfitrionas, HD40307 tiene una metalicidad sub-solar marcada ([Fe / H] = - 0.31), lo que respalda aún más la posibilidad ya planteada de que la aparición de planetas muy ligeros podría mostrar una dependencia diferente de la estrella anfitriona & # 8217s metalicidad en comparación con la población de planetas gigantes gaseosos.

Además de los 3 planetas cercanos a la estrella central, una pequeña deriva de los residuales de velocidad radial revela la presencia de otro compañero en el sistema cuya naturaleza aún se desconoce.

Comentarios: Enviado a A & ampA (6 páginas)

Asignaturas: Astrofísica (astro-ph)

Citar como: arXiv: 0806.4587v1 [astro-ph]

De: Stephane Udry [ver correo electrónico]

[v1] Viernes 27 de junio de 2008 18:04:42 GMT (224 KB, D)

Planetas extrasolares y enanas marrones alrededor de estrellas de tipo A-F V.Un sistema planetario encontrado con HARPS alrededor de la estrella F6IV-V HD 60532

Autores: M. Desort, A.-M. Lagrange, F. Galland, H. Beust, S. Udry, M. Mayor, G. Lo Curto

Resumen: Objetivos: En el marco de la búsqueda de planetas extrasolares y enanas marrones alrededor de estrellas de tipo temprano, presentamos los resultados obtenidos para la estrella de secuencia principal de tipo F HD 60532 (F6V) con HARPS.

Métodos: Utilizando 147 espectros obtenidos con HARPS en La Silla en una línea base de tiempo de dos años, estudiamos las velocidades radiales de esta estrella.
Resultados: Las velocidades radiales de HD 60532 son periódicamente variables y las variaciones tienen un origen kepleriano. Esta estrella está rodeada por un sistema planetario de dos planetas con masas mínimas de 1 y 2,5 Mjup y separaciones orbitales de 0,76 y 1,58 AU respectivamente. También detectamos pulsaciones de alta frecuencia y baja amplitud (10 m / s pico a pico). Los estudios dinámicos del sistema apuntan hacia una posible resonancia de movimiento medio de 3: 1 que debería confirmarse en la próxima década.

Comentarios: 7 páginas, 11 cifras, aceptadas para publicación en A & ampA

Asignaturas: Astrofísica (astro-ph)

Citar como: arXiv: 0809.3862v1 [astro-ph]

De: Morgan Desort [ver correo electrónico]

[v1] Martes 23 de septiembre de 2008 a las 08:22:24 GMT (1267 KB, D)

Las HARPS buscan planetas extrasolares del sur XVII. Seis planetas gigantes de largo período alrededor de BD -17 0063, HD 20868, HD 73267, HD 131664, HD 145377, HD 153950

Autores: C. Moutou, M. Mayor, G. Lo Curto, S. Udry, F. Bouchy, W. Benz, C. Lovis, D. Naef, F. Pepe, D. Queloz, N.C. Santos

Resumen: Reportamos el descubrimiento de seis nuevos compañeros subestelares de estrellas de secuencia principal, detectados a través de múltiples mediciones Doppler con el instrumento HARPS instalado en el telescopio ESO 3.6m, La Silla, Chile.

Estos planetas extrasolares orbitan alrededor de las estrellas BD -17 0063, HD 20868, HD 73267, HD 131664, HD 145377, HD 153950. En este artículo se describen las características orbitales que mejor se ajustan a los datos observados, así como los parámetros estelares y planetarios. . Las masas de los compañeros varían de 2 a 18 masas de Júpiter, y los períodos varían de 100 a 2000 días.

Los datos de observación se analizan cuidadosamente en busca de efectos inducidos por la actividad y llegamos a la conclusión de la confiabilidad de las variaciones de velocidad radial observadas como de origen exoplanetario.

De particular interés es el planeta muy masivo (o compañero enano marrón) alrededor del HD 131664 rico en metales con M2sini = 18,15 MJup y un período orbital de 5,34 años. Estos nuevos descubrimientos refuerzan las propiedades estadísticas observadas de la muestra de exoplanetas como se conoce hasta ahora.

Comentarios: aceptado en A & ampA, 7 páginas + tablas en línea

Asignaturas: Astrofísica (astro-ph)

Citar como: arXiv: 0810.4662v1 [astro-ph]

De: Claire Moutou [ver correo electrónico]

[v1] Domingo 26 de octubre de 2008, 05:24:09 GMT (217 KB)

Habitabilidad de los planetas de la Supertierra alrededor de otros soles: modelos que incluyen la evolución de las ramas gigantes rojas

Autores: W. von Bloh, M. Cuntz, K.-P. Schroeder, C. Bounama, S. Franck

Resumen: La inesperada diversidad de exoplanetas incluye un número creciente de superplanetas terrestres, es decir, exoplanetas con masas de hasta varias masas terrestres y una composición química y mineralógica similar a la Tierra. Presentamos un modelo de evolución térmica para un planeta de 10 masas terrestres que orbita una estrella como el Sol.

Nuestro modelo se basa en el enfoque de sistema integrado, que describe la producción de biomasa fotosintética teniendo en cuenta una variedad de procesos climatológicos, biogeoquímicos y geodinámicos. Esto nos permite identificar una zona habitable que sostiene la fotosíntesis (pHZ) determinada por los límites de la productividad biológica en la superficie planetaria.

Nuestro modelo considera la evolución solar durante la etapa de la secuencia principal y a lo largo de la Rama del Gigante Rojo como se describe en el modelo solar más reciente. Obtenemos un amplio conjunto de soluciones acordes con la principal posibilidad de vida.

La mayor probabilidad de habitabilidad se encuentra para & # 8220water worlds & # 8221. Solo los mundos acuáticos ricos en masa pueden realizar una habitabilidad de tipo pHZ más allá de la secuencia principal estelar en la Rama del Gigante Rojo.

Comentarios: 40 páginas, 6 cifras Astrobiología (en prensa)

Asignaturas: Astrofísica (astro-ph)

Citar como: arXiv: 0812.1027v1 [astro-ph]

De: Manfred Cuntz [ver correo electrónico]

[v1] Jue. 4 de diciembre de 2008, 21:28:33 GMT (260 KB)

Fecha: martes, 9 de diciembre de 2008 a las 02:06:22 GMT (240kb, D)

Título: Las HARPS buscan planetas extrasolares del sur. XVII. Planetas con masa de Neptuno y Supertierra en sistemas de planetas múltiples HD47186 y HD181433

Autores: F. Bouchy, M. Mayor, C. Lovis, S. Udry, W. Benz, J-L Bertaux, X.Delfosse, C. Mordasini, F. Pepe, D. Queloz, D. Segransan

Comentarios: 5 páginas, 5 cifras, aceptadas en A & ampA

Este artículo informa sobre la detección de dos nuevos sistemas de planetas múltiples alrededor de las estrellas de tipo solar HD47186 y HD181433. El primer sistema incluye un Neptuno caliente de 22,78 M_Earth en un período de 4.08 días y un Saturno de 0.35 M_Jup en un período de 3.7 años. El segundo sistema incluye una Super-Tierra de 7.5 M_Earth en un período de 9.4 días, un 0.64 MW ¿Por qué el sistema exoplanetario TOI-178 desafía las teorías actuales sobre la formación de planetas? - Astronomía, [nobr] [H1toH2]

Introducción

La importancia de Venus para la planetología comparada

Uno de los objetivos centrales de la investigación planetaria es encontrar nuestro lugar en el Universo. Investigar la evolución de los sistemas solares, los planetas y la vida misma es el núcleo de esta búsqueda. Los tres planetas terrestres de nuestro sistema solar, la Tierra, Marte y Venus, muestran una amplia gama de vías evolutivas y, por lo tanto, representan una "clave" para nuestra comprensión de los planetas y exoplanetas.

La Tierra y Venus nacieron como gemelos, formados aproximadamente al mismo tiempo, con una composición aparente similar y el mismo tamaño. Sin embargo, han evolucionado de manera muy diferente: el enorme contraste entre estos planetas hoy desafía nuestra comprensión de cómo funcionan los planetas terrestres. La atmósfera es sorprendente en muchos sentidos: sus vientos de 400 km / h en un planeta que gira lentamente, su enorme temperatura superficial, aunque absorbe menos luz solar que la Tierra, su extrema aridez, con ácido sulfúrico como su principal especie condensable en lugar de agua. El planeta sólido también es misterioso: su aparente falta de geodinamo y tectónica de placas, la incertidumbre de su estado volcánico actual, la aparente juventud de gran parte de su superficie. ¿Cómo y por qué un planeta tan parecido a la Tierra acaba siendo tan diferente?

En una era en la que pronto habremos detectado miles de exoplanetas del tamaño de la Tierra, la ciencia planetaria debe buscar caracterizar estos planetas y explicar los diversos resultados que pueden ocurrirles. ¿Son habitables estos exoplanetas? Se han realizado muchos esfuerzos para definir los bordes de la "zona habitable", es decir, el rango de distancias desde una estrella madre en el que un planeta puede sostener agua líquida en su superficie. Se ha estimado que el borde interior de la zona habitable se encuentra entre 0,5 AU y 0,99 AU; esta última cifra, de Kopparapu et al. [6] debería ser motivo de preocupación para nosotros, los habitantes de la Tierra. El estudio detallado de Venus es indispensable si queremos comprender qué procesos determinan el borde interior de la zona habitable.

Los límites de la zona habitable evolucionarán a lo largo de la vida de un planeta debido a la evolución de la producción de la estrella, así como a los cambios en el planeta y su atmósfera. Solo hay tres planetas terrestres en los que podemos estudiar los procesos geofísicos y evolutivos que gobiernan la habitabilidad a través del tiempo: Venus, la Tierra y Marte. La exploración de los dos últimos está firmemente establecida, mientras que, por el contrario, al momento de escribir este artículo en 2019, no hay misiones de Venus confirmadas después de Akatsuki.

Contexto: El estado de la ciencia de Venus después de Venus Express y Akatsuki

El Venus Express de la ESA fue una misión muy exitosa. Durante sus operaciones científicas, de 2006 a 2014, realizó una gran cantidad de descubrimientos relacionados con la atmósfera en todas las altitudes, desde la superficie hasta la exosfera. Ha mapeado los movimientos de las nubes para revelar las velocidades del viento a diferentes altitudes, ha medido las distribuciones espaciales de especies químicas clave y ha descubierto otras nuevas, ha mejorado nuestra comprensión de cómo los planetas similares a la Tierra no magnetizados pierden agua. A pesar de su enfoque atmosférico, su legado más intrigante pueden ser los indicios que ha proporcionado de la actividad volcánica actual.

El orbitador Akatsuki de JAXA, anteriormente conocido como Venus Climate Orbiter, se lanzó en 2010 y ha estado en órbita alrededor de Venus desde 2015 [7]. Su enfoque científico está en la dinámica atmosférica y lleva un conjunto de cámaras que utilizan diferentes longitudes de onda para obtener imágenes de los movimientos atmosféricos a diferentes altitudes. Sus observaciones han revelado nuevas ondas atmosféricas, proporcionando información cada vez más detallada sobre la circulación atmosférica de Venus.

En resumen, Venus Express y Akatsuki han proporcionado datos muy necesarios para la dinámica atmosférica, la química y la transferencia radiativa, y para comprender su ionosfera y magnetosfera inducida. Estos nuevos datos son invaluables para restringir los modelos de cómo funciona Venus en la actualidad. Sin embargo, la historia de Venus sigue siendo enigmática. En este Libro Blanco, presentado inicialmente en respuesta a la convocatoria Voyage 2050 de la ESA, proponemos un nuevo conjunto de investigaciones que se centran en comprender la evolución de Venus a través de una combinación de investigaciones atmosféricas y de la superficie.

Gracias a Venus Express, Europa está a la vanguardia de la investigación de Venus; posiblemente, esta es una situación sin igual en el resto del programa de exploración del Sistema Solar. Grupos de investigación de toda Europa han participado en la construcción y el análisis de la carga útil científica. Decenas de investigadores han completado tesis doctorales basadas en la investigación de Venus Express. Por tanto, Europa está bien situada para liderar una futura misión a Venus. La ESA ahora puede aprovechar esta posición, capitalizando las inversiones realizadas en el programa de Observación de la Tierra y tecnologías satelitales avanzadas, para abordar cuestiones fundamentales sobre la evolución de los planetas terrestres y la aparición de la vida.


La evidencia de muy lejos

Un segundo enfoque para comprender los orígenes del sistema solar es mirar hacia afuera en busca de evidencia de que otros sistemas de planetas se están formando en otros lugares. No podemos mirar atrás en el tiempo a la formación de nuestro propio sistema, pero muchas estrellas en el espacio son mucho más jóvenes que el Sol. En estos sistemas, los procesos de formación de planetas aún podrían ser accesibles a la observación directa. Observamos que existen muchas otras "nebulosas solares" o discos circunestelares—Nubes de gas y polvo aplanadas y giratorias que rodean a las estrellas jóvenes. Estos discos se asemejan a las etapas iniciales de formación de nuestro propio sistema solar hace miles de millones de años, como se muestra en la Figura 2.

Figura 2. Estas fotos del telescopio espacial Hubble muestran secciones de la nebulosa de Orión, una región relativamente cercana donde las estrellas se están formando actualmente. Cada imagen muestra un disco circunestelar incrustado orbitando una estrella muy joven. Vistos desde diferentes ángulos, algunos reciben energía para brillar con la luz de una estrella cercana, mientras que otros son oscuros y se ven en silueta contra el gas brillante de la nebulosa de Orión. Cada uno es un análogo contemporáneo de nuestra propia nebulosa solar, un lugar donde probablemente se estén formando planetas en la actualidad. (crédito: modificación del trabajo de NASA / ESA, L. Ricci (ESO))

2 Reconexión magnética y sus impactos

2.1 ¿Qué es la reconexión magnética?

El proceso de reconexión magnética se representa esquemáticamente en la Figura 1 y se describe de manera no técnica en el Recuadro 1. Puede ocurrir en regiones donde hay un límite, ya sea una interfaz entre dos plasmas magnetizados distintos o un límite entre dos dominios magnéticos en un solo plasma magnetizado.

El cuadro azul sombreado en la Figura 1 denota la capa límite entre dos regiones desconectadas magnéticamente. Por encima y por debajo de la caja, llamada región de difusión, el plasma ambiental (esbozado como círculos azules) está enhebrado por un campo magnético (curvas delgadas azules). El aspecto clave de la reconexión magnética es que los campos magnéticos arriba y abajo tienen un componente que se invierte en la capa límite. Esto implica que hay una corriente fuera del plano a través de la región de difusión, que se muestra como imagen de fondo en la Figura 1. Cuando ocurre la reconexión magnética, la topología del campo magnético cambia, lo que puede considerarse como una línea de campo magnético desde arriba. convección en la región de difusión y efectivamente rompiendo y conectando cruzado con una línea de campo magnético similar que se convence desde abajo. La región de difusión es donde las partículas cargadas se desacoplan del campo magnético, ya sea a través de órbitas complejas en geometrías con gradientes espaciales pronunciados, o mediante interacciones con los campos electromagnéticos en ondas turbulentas. Los plasmas de interés para la reconexión magnética en la física espacial tienden a ser libres de colisiones, donde las colisiones clásicas entre partículas son ignorables. La física de la región de difusión en la reconexión magnética sin colisiones se discutirá en la sección 6.2.

Las líneas de campo recién reconectadas están fuertemente dobladas y, por lo tanto, producen una fuerza de tensión magnética en el plasma hacia la izquierda y la derecha. En consecuencia, se expulsa un chorro de plasma de la región de difusión, representada por las flechas en los óvalos azules en la Figura 1. La región de difusión es un lugar de intensa conversión de energía del campo magnético, y el plasma se calienta allí, representado como el sombreado en el plasma que sale y las partículas cargadas se aceleran. Por lo tanto, el plasma de la izquierda y la derecha está más caliente que el plasma ambiental. La capa límite a la izquierda y la derecha de la región de difusión se bifurca en dos capas que delimitan las líneas del campo magnético que ya han experimentado una reconexión magnética. Esta capa límite también es un lugar de calentamiento y aceleración del plasma ambiental. Todo este conjunto de fenómenos físicos se denominan colectivamente reconexión magnética. Lo que hace que la reconexión magnética sea especial es que el proceso puede ser, y típicamente lo es, autoimpulsado: la eyección de chorros de plasma a los lados trae más plasma desde arriba y desde abajo, lo que genera más campos magnéticos que también experimentan reconexión magnética. El proceso puede continuar de manera autosuficiente hasta que se agote su fuente de energía. Esto es lo que permite que la reconexión magnética libere cantidades astronómicamente grandes de energía.

2.2 Reconexión magnética en las ciencias espaciales

Es bastante típico en los plasmas magnetizados que surgen naturalmente y en los creados en el laboratorio, que un componente del campo magnético se invierta en las capas límite. Por lo tanto, la reconexión magnética tiene una colección increíblemente diversa de escenarios donde ocurre. En muchos de esos entornos, el proceso de liberación de energía comienza abruptamente, lo que lleva a erupciones dramáticas. La Figura 2 proporciona una muestra representativa de los lugares donde la reconexión magnética ocurre naturalmente. Aquí proporcionamos algunos antecedentes sobre estos ejemplos y algunos otros que no se muestran.

La reconexión magnética fue motivada por el estudio de las erupciones solares (Giovanelli, 1939, 1947, 1948) en la atmósfera solar (la corona), que se muestra en el panel (a). Las llamaradas solares liberan hasta 10 25 J de energía. La reconexión magnética también juega un papel crucial al permitir que las CME se desconecten del Sol, una simulación numérica de una CME (Karpen et al., 2012) se muestra en el panel (b). Esto es importante para nosotros en la Tierra porque las CME aceleran las partículas solares a altas energías, que luego vuelan por el espacio e impactan la atmósfera de la Tierra, como se discutirá más adelante en esta sección.

Hay otros fenómenos en el Sol en los que la reconexión magnética puede jugar un papel clave. Sorprendentemente, la corona es aproximadamente 200 veces más caliente que la superficie solar, lo que es contradictorio porque uno pensaría que la atmósfera sería más fría que el Sol. El hecho de que la corona sea tan caliente es importante, porque hace que el viento solar sea expulsado del Sol. Una razón por la que la corona es tan caliente es una multitud de pequeñas llamaradas causadas por la reconexión magnética (por ejemplo, Klimchuk, 2006). La reconexión magnética juega un papel en la erupción de prominencias y filamentos, enormes estructuras magnéticas que sobresalen de la corona solar como se muestra en el panel (c). Se ven chorros de plasma en la corona solar, que se muestra en el panel (d). Se cree que ocurren cuando una región de campos magnéticos debajo de la superficie solar emerge y se reconecta con el campo magnético coronal suprayacente. La reconexión magnética también tiene lugar en la cromosfera solar, una capa exterior más fría del Sol que se puede ver durante un eclipse solar. Los llamados chorros de anémona se disparan hacia la corona como resultado de la reconexión magnética. Además, los campos magnéticos cromosféricos se agrupan debido al movimiento fotosférico, chocando contra campos magnéticos dirigidos de manera opuesta y produciendo las llamadas bombas de Ellerman. Existe la posibilidad de que las explosiones de plasma en la cromosfera llamadas espículas y fibrillas sean causadas por reconexión magnética.

Rápidamente se comprendió (Dungey, 1953 Hoyle, 1949) que el mismo proceso de reconexión magnética que ocurre en las erupciones solares también ocurre en el campo magnético de la Tierra, esbozado en el panel (e). El viento solar se aleja del Sol a aproximadamente un millón de millas por hora cuando llega a la Tierra, ya que lleva un campo magnético del Sol. Cuando este campo magnético se encuentra con el campo magnético de la Tierra, forma una capa límite entre dos regiones de origen muy diferentes: el plasma caliente y tenue del interior de la protección del campo magnético de la Tierra (la magnetosfera), con el plasma de magnetosfera más frío y denso entre el arco. choque y magnetosfera de la Tierra (Levy et al., 1964 Phan & Paschmann, 1996). Estos campos magnéticos pueden sufrir una reconexión magnética si un componente de los campos magnéticos se dirige de manera opuesta (Dungey, 1961). Esto ocurre en el lado diurno de la Tierra más cercano al Sol.Cuando una línea de campo magnético experimenta una reconexión magnética en el lado del día, es arrastrada lejos del Sol por el viento solar, donde se estira en el lado de la noche. Aquí agrega energía magnética a los lóbulos de la cola magnética, la región de plasma enrarecida entre la hoja de plasma de la cola magnética y el borde de la magnetosfera. Esto hace que la reconexión magnética en la magnetopausa sea el mecanismo principal responsable del transporte de energía, masa, momento y flujo magnético hacia la cavidad magnética de la Tierra.

Los campos magnéticos en el lado nocturno nuevamente están dispuestos de manera opuesta a cada lado de la hoja de plasma de la cola magnética, a la derecha del panel (e), para que puedan experimentar una reconexión magnética. La reconexión magnética de la cola magnética impulsa el plasma sobrecalentado de regreso a la Tierra, donde puede penetrar hasta la atmósfera terrestre. El ciclo, desde la reconexión magnética en la magnetopausa hasta la reconexión en la cola magnética se conoce como el "ciclo Dungey". La reconexión magnética, por lo tanto, alimenta indirectamente una gran variedad de fenómenos, que van desde la dinámica de la radiación en los cinturones de Van Allen hasta la excitación de las moléculas atmosféricas que provocan las pantallas de luz auroral. La extensión espacial, la velocidad y la duración de la reconexión magnética, por lo tanto, determinan la dinámica interna general de la magnetosfera.

La reconexión magnética también puede ocurrir en otros cuerpos celestes. Varios otros planetas del sistema solar tienen magnetosferas. La magnetosfera de Mercurio tiene algunas similitudes con la de la Tierra y, por lo tanto, el proceso de reconexión es similar, mientras que las magnetosferas de los planetas exteriores son muy diferentes. Júpiter y Saturno giran rápidamente, lo que cambia su patrón de circulación global como se muestra en los datos de simulación (Jia et al., 2012) en el panel (f). Los ejes de los momentos dipolares de Urano y Neptuno no son normales a la eclíptica como en los otros planetas, lo que lleva a una magnetosfera exótica muy diferente a la de la Tierra. Estos otros planetas proporcionan una variedad de bancos de pruebas para comparar la magnetosfera de la Tierra y comprender mejor la física de la reconexión. Además, los cometas y algunos planetas como Venus y Marte no tienen magnetosferas intrínsecas, pero sus capas externas están ionizadas por el viento solar. Esto hace que la superficie tenga una conducción casi perfecta, por lo que el campo magnético del viento solar cubre el cometa o el planeta. La reconexión magnética puede ocurrir en la cola magnética envuelta del cometa o planeta, como se ha visto en observaciones satelitales. Otro escenario sorprendente para la reconexión magnética es simplemente en regiones prístinas del viento solar (Gosling et al., 2005). Puede ocurrir entre sectores dispares en el viento solar, y las observaciones revelan que las firmas pueden extenderse a grandes distancias (Gosling et al., 2007 Phan et al., 2006). Finalmente, la reconexión magnética puede ocurrir dentro de la vaina magnética de la Tierra, la región de viento solar conmocionado entre el arco de choque y la magnetopausa de la Tierra.

La última década ha visto un nuevo impulso de estudios de reconexión magnética en el borde del sistema solar donde limita con el medio interestelar, llamado heliopausa y esbozado en el panel (g). A medida que el viento solar y el campo magnético salen a través del espacio interplanetario, el campo magnético se corruga, formando sectores con campos magnéticos dirigidos principalmente hacia el norte o hacia el sur debido a la desalineación del eje magnético y el eje de rotación del Sol. En la heliopausa, estos sectores se comprimen, juntando campos dirigidos de manera opuesta donde se ha propuesto que ocurra la reconexión magnética. Investigaciones recientes sugieren que la heliopausa es "porosa" en lugar de la transición abrupta que se observa en la magnetopausa de la Tierra.

2.3 Impactos de la reconexión magnética más allá de la investigación espacial

Si bien nuestro enfoque está en la física solar y espacial, existen numerosos ejemplos de reconexión magnética en otros entornos. En entornos astrofísicos, otras estrellas tienen destellos similares al Sol. Si bien durante mucho tiempo se pensó que las erupciones estelares y las erupciones solares no estaban relacionadas por la física común, ahora se acepta ampliamente que son similares. Hay otros eventos eruptivos que también se cree que están asociados con la reconexión magnética. Se cree que los núcleos galácticos activos, uno de los cuales se muestra en el panel (h), son causados ​​por la acumulación de materia en un agujero negro supermasivo en el centro de algunas galaxias. Chorros relativistas fluyen a lo largo de los ejes de rotación del agujero negro. Los chorros están en estado de plasma y están conectados por campos magnéticos del agujero negro. Los chorros magnetizados pueden retorcerse, lo que lleva a una reconexión magnética que libera ráfagas de energía magnética. Otro ejemplo está relacionado con los púlsares, remanentes de explosiones de supernovas que giran rápidamente, que se muestran en la parte izquierda del panel (i). Se cree que los ejes de rotación del púlsar y la dirección del dipolo magnético están desalineados, creando regiones sectorizadas onduladas similares a la heliopausa. Cuando se produce una descarga, puede comprimirse y volver a conectarse. Las imágenes del medio y de la derecha en el panel (i) muestran imágenes de antes y después de una llamarada de rayos X en una nebulosa de viento púlsar.

Hay otros escenarios astrofísicos exóticos en los que la reconexión magnética podría desempeñar un papel, pero hay mucho más que aprender. Por ejemplo, los estallidos de rayos gamma liberan eruptivamente hasta 10 47 J, pero es probable que sean causados ​​por una estrella que sufre una explosión de supernova. Sin embargo, existe una clase de eventos energéticos de rayos gamma llamados repetidores de rayos gamma suaves (SGR). Un SGR en nuestra galaxia esencialmente arrancó la magnetosfera de la Tierra por un corto tiempo. Lo especial de los SGR es que la misma fuente libera esta energía varias veces, por lo que no puede explicarse por un evento como una supernova que destruye la fuente. Un posible modelo de SGR es una erupción magnética en magnetares, una clase de estrellas de neutrones con campos magnéticos especialmente fuertes. Un evento análogo a una erupción solar en tales entornos podría liberar la cantidad de energía observada. Sin embargo, existen otras posibles explicaciones, por lo que sigue siendo un área activa de investigación. Otra área reciente de interés en astrofísica son las llamadas ráfagas de radio rápidas Lorimer et al. (2007). Estas ráfagas extragalácticas de ondas de radio se descubrieron recientemente. Si bien solo se han observado unos pocos, fue asombroso cuando se descubrió que podían ocurrir varias veces desde la misma fuente. Esto ha impulsado la investigación de los fenómenos de la física del plasma de magnetosferas extremas como causa de estos eventos, incluida la posibilidad de eventos de reconexión magnética en magnetares. Esto también sigue siendo un área de investigación activa. Se pueden encontrar reseñas de reconexión astrofísica en, por ejemplo, Zweibel y Yamada (2009), Uzdensky (2011) y Lazarian et al. (2015).

La reconexión magnética también ocurre como un proceso secundario en otros fenómenos geofísicos y astrofísicos. Por ejemplo, en un plasma magnetizado turbulento, el flujo y el movimiento del campo magnético son bastante complicados. Los campos magnéticos se retuercen y aparecen dominios magnéticos. Los límites de estos dominios magnéticos pueden sufrir una reconexión magnética. Es solo en los últimos 15 años aproximadamente que se ha apreciado que la terminación de la cascada turbulenta en un plasma magnetizado a menudo está mediada por una reconexión magnética (Servidio et al., 2009, 2011). comprender cómo esto impacta la turbulencia. Otro ejemplo es la generación de campos magnéticos, también llamada dínamo. La imagen cualitativa principal de la dínamo es que un campo magnético se estira, se retuerce y se pliega, lo que aumenta la intensidad del campo magnético. El proceso que permite que permanezca el aumento de energía magnética es la reconexión magnética del campo magnético retorcido. Otro ejemplo son los choques en plasmas magnetizados. La reconexión magnética puede ocurrir como un proceso secundario aguas abajo del arco de choque sin colisión entre la Tierra y el Sol. Por lo tanto, comprender la reconexión magnética también tiene un impacto en otros procesos fundamentales de la física del plasma que ocurren en heliofísica y en otros entornos.

Finalmente, hay procesos análogos a la reconexión magnética que ocurren en escenarios muy alejados de la física del plasma, lo que muestra la asombrosa unidad que une áreas dispares de la ciencia. Cuando un fluido neutro rota, formando un vórtice, se dice que tiene "vorticidad". Resulta que las propiedades de la vorticidad en un fluido neutro (Thomson, 1869) son análogas a las de un campo magnético en un plasma. Por lo tanto, las líneas de vórtice pueden sufrir un proceso como la reconexión magnética. Esto se puede ver vívidamente a simple vista, como en un video reciente que muestra las estelas de un avión de alta velocidad (https://www.youtube.com/watch?v=uV06pi_OPZM). De manera similar, en los fluidos cuánticos que se estudian en el campo de la física de la materia condensada, como el helio-3 para el cual los efectos de la mecánica cuántica impactan la evolución del fluido, puede ocurrir una reconexión de vórtices (Feynman, 1955). Esto también se puede ver a simple vista, como lo demuestran los experimentos de laboratorio (Bewley et al., 2006 Paoletti et al., 2010). Recientemente se predijo que la reconexión de vórtices también puede ocurrir en el campo de la óptica cuántica, donde las estructuras no lineales en láseres llamados solitones tienen una vorticidad (Fedorov et al., 2019). El ejemplo más exótico de un proceso análogo a la reconexión magnética se encuentra en la teoría de cuerdas (por ejemplo, Copeland et al., 2004), donde las partículas fundamentales se representan como cuerdas. Esas cadenas pueden interactuar entre sí a través de un proceso de tipo reconexión magnética. Indudablemente, hay muchos entornos en los que ocurre un proceso análogo a la reconexión magnética del que ni siquiera somos conscientes todavía. Por lo tanto, la investigación fundamental sobre la reconexión magnética en la física espacial puede ser fructífera en múltiples áreas de la ciencia.

2.4 Impactos de la reconexión magnética en la sociedad

Existen numerosas razones por las que la investigación sobre la reconexión magnética tiene beneficios sociales. La razón principal se debe a las implicaciones del clima espacial (Cassak, 2016) en el texto encuadrado se discuten una serie de fenómenos físicos que causan peligros espaciales en nuestra infraestructura tecnológica. El clima espacial impacta una asombrosa variedad de aspectos de la vida pública y las políticas públicas (por ejemplo, Cassak, Emslie, et al., 2017). El daño potencial a los satélites afecta el comercio (comunicación espacial), el transporte (las aerolíneas pierden comunicación durante las rutas polares), la seguridad militar y nacional (comunicación), la agricultura (comunicación), el medio ambiente / obras públicas e infraestructura (la red eléctrica), energía (erosión de tuberías) y viajes espaciales tripulados (peligro de radiación para misiones a la Luna y / o Marte). Para cuantificar los fenómenos esenciales relacionados con el clima espacial, como la formación y erupción de CME, o la aceleración de partículas dentro de la magnetosfera, es esencial que la reconexión magnética se evalúe y comprenda adecuadamente. La inclusión de la física de la reconexión magnética, paramétrica o de otro tipo, en modelos dinámicos a gran escala conducirá en última instancia a mejores pronósticos del tiempo espacial.

Más allá de las aplicaciones espaciales, la reconexión magnética tiene impactos en el sector energético, a través de su impacto en la energía de fusión (Figura 2j). Históricamente, se postuló que los campos magnéticos podrían usarse para confinar un plasma y permitir que los núcleos del plasma se fusionen. Para lograr esto, se desarrollaron dispositivos toroidales llamados tokamaks, pero no lograron confinar el plasma para producir energía debido a eventos disruptivos. Esto se descubrió en paralelo al desarrollo de la teoría de la reconexión magnética en las erupciones solares, y rápidamente se comprendió que la reconexión magnética también podría estar ocurriendo en los tokamaks (Furth et al., 1963). Más tarde se estableció que el campo magnético retorcido que confinaba el plasma se estaba volviendo a conectar. Los dispositivos de fusión modernos están diseñados para evitar estas interrupciones "importantes". Sin embargo, las llamadas interrupciones "menores", también conocidas como choques de dientes de sierra, también son eventos de reconexión magnética que limitan la temperatura del plasma y el confinamiento de escombros (Edwards et al., 1986 Kadomtsev, 1975 von Goeler et al., 1974 Yamada et al. al., 1994), por lo que producir una fusión controlada con fines de producción de energía también requiere una comprensión de la reconexión magnética.

Otra área de investigación de frontera que involucra la reconexión magnética con impactos sociales son los propulsores de plasma, que se utilizan para propulsar cohetes. En la última década, ha aumentado el interés en aprovechar la conversión de energía magnética en chorros dirigidos que se produce durante la reconexión magnética para su uso en propulsores (p. Ej., Bathgate et al., 2018). Por lo tanto, la investigación básica sobre la reconexión magnética tiene implicaciones sociales de gran alcance.


Las muchas lunas de Plutón

Oh, Plutón. Eres uno de nuestros planetas enanos más intrigantes y misteriosos. Te encontraron por accidente, porque estabas en el lugar correcto en el momento correcto. Ninguno de los planetas interiores o Ceres tiene más de dos lunas, ¡pero tú tienes cinco! El más grande, Caronte, tiene aproximadamente la mitad de su diámetro, pero solo el diez por ciento de su masa. Las otras cuatro lunas, Nix, Hydra, P4 y P5 (las dos últimas recibirán nuevos nombres pronto) son mucho más pequeñas, tal vez tan pequeñas como decenas de kilómetros de diámetro. Estas pequeñas lunas, todas encontradas en la última década por el Telescopio Espacial Hubble, están intrigantemente cerca de una resonancia de 1: 3: 4: 5: 6, lo que significa que la luna más interna (Caronte) orbita 3 veces por cada órbita de P5, 4 veces para cada órbita de Nix, y así sucesivamente. Las órbitas de los cuerpos pequeños (que formarían estas lunas) a menudo se desestabilizan cerca de las resonancias. Observamos esto en el sistema solar interior al detectar huecos en el cinturón de asteroides causados ​​por resonancias con Júpiter. La existencia de esta configuración casi resonante nos dice que estas lunas probablemente se formaron en algún lugar distinto de sus ubicaciones actuales y luego migraron a resonancia. Plutón y sus lunas serán objeto de un estudio muy detenido durante los próximos años a medida que la sonda New Horizons se acerque al planeta en 2015. Esta misión proporcionará información fantástica sobre las propiedades de Plutón y sus compañeros, así como la existencia (o inexistencia) de otros compañeros, que informarán las teorías de la formación de la luna. Los autores de este artículo, que estudian posibles escenarios de formación de estos planetas, crean simulaciones numéricas para estudiar cómo podrían haberse formado estas lunas y qué podría descubrir New Horizons.

Plutón con sus cinco lunas. Imagen tomada con WFC3, la nueva cámara de campo amplio del Telescopio Espacial Hubble.

¿Cómo se formó Caronte?

Las teorías actuales sugieren que Plutón puede haberse formado en un impacto gigante, similar a nuestra propia luna. Los autores comienzan cuestionando si Caronte podría ser producido por un impacto gigante entre un proto-Plutón y otro objeto de tamaño similar. El sistema solar exterior, aunque alberga todo un cinturón de objetos de Kuiper, es un espacio bastante grande, quizás la densidad de los objetos es tan baja que no esperaríamos que dos objetos masivos chocaran durante la edad del sistema solar. Para determinar la tasa de impactos, los autores simulan un disco protoplanetario de planetesimales (planeta pequeño y rocoso & # 8220seeds & # 8221) en órbitas circulares. Los autores pueblan el disco de tal manera que la densidad de los objetos es similar a la de los discos alrededor de otras estrellas observadas por ALMA. Encuentran que las colisiones entre cuerpos con tamaños comparables a Plutón deberían ocurrir una vez cada 100-300 millones de años. Dado que el sistema solar tiene aproximadamente 5 mil millones de años, ¡Caronte y Plutón podrían haberse formado de manera plausible en un impacto gigante!

Un modelo para la formación de la luna

Después de verificar que podría ocurrir un impacto gigante para crear el sistema Plutón / Caronte, Kenyon y Bromley proponen dos mecanismos para formar las lunas adicionales. En un escenario, sugieren que el material expulsado del impactador y Plutón se acumuló en un anillo alrededor del sistema. Debido a las interacciones entre las partículas del anillo, este anillo se esparce en un disco. Esta no es la única forma de formar un disco: el disco también podría haber sido formado por la gravedad de Plutón que atrae a otros objetos cercanos del cinturón de Kuiper de Kuiper que luego se unieron gravitacionalmente a Plutón y Caronte. Independientemente, una vez que se forma un disco, las colisiones entre los objetos pequeños del disco hacen que algunos de ellos ganen masa, en un proceso aproximado aquí. A medida que los cuerpos más grandes atraviesan nubes de objetos más pequeños, se ralentizan por las interacciones con estos cuerpos pequeños, un proceso conocido como fricción dinámica. A medida que los cuerpos grandes disminuyen la velocidad, la fuerza gravitacional entre Plutón y estos cuerpos comienza a dominar la aceleración centrífuga, empujando al planeta hacia una órbita más baja. Este proceso, llamado migración, es un mecanismo eficiente para empujar las lunas (o planetas) en configuraciones resonantes como lo que se ve en el sistema de Plutón. Se ha utilizado un modelo similar para explicar las lunas jovianas y muchas de ellas. Kepler & # 8217s sistemas exoplanetarios casi resonantes.

Fig. 13 de Kenyon y Bromley. Un modelo del sistema plutoniano New Horizons puede ver en 2015. Los objetos blancos son Plutón y sus lunas conocidas. Los tres puntos verdes, ubicados más allá de las lunas conocidas, son lunas predichas por los autores. El azul representa un disco extendido y tenue. Las lunas y el disco no detectados son demasiado débiles para ser observados desde la Tierra, pero New Horizons debería detectarlos fácilmente si existen.

Kenyon y Bromley modelan numéricamente el sistema plutoniano para probar este modelo de formación lunar. A través de estas pruebas, los autores pueden imponer restricciones a algunas de las propiedades de las lunas. En principio, podemos determinar las masas de las lunas de la Tierra observando los efectos de las interacciones gravitacionales entre las lunas, similar a observar el & # 8220wobble & # 8221 astrométrico de estrellas binarias o huéspedes exoplanetas. Sin embargo, dado que este efecto no se ha observado en el sistema Plutón-Caronte, solo se pueden colocar límites superiores en las masas lunares (correspondientes a las masas más pequeñas en las que tales señales son detectables). Esto permite a los autores hacer predicciones comprobables: para que se formen cuatro lunas, los objetos deben formarse en un disco de baja masa, por lo que las lunas individuales probablemente no sean muy masivas. Si el disco inicial es demasiado masivo, los autores producen menos de cuatro lunas. Dado que las lunas son de masa baja, su brillo debe ser el resultado de que las lunas tengan grandes albedos (reflectividad), de modo que reflejen suficiente luz para ser detectadas por Hubble. Aunque actualmente se desconoce, New Horizons podrá comprobarlo.

En sus simulaciones, los autores también encuentran que los objetos no se forman dentro de la pequeña luna más interna, P5. Sin embargo, en todas las simulaciones, forman múltiples lunas pequeñas más allá de la órbita de la luna más externa, Hydra. Todos estos objetos serían demasiado tenues para observarlos con Hubble, pero New Horizons los encontraría fácilmente. La figura de la izquierda muestra las posibles órbitas de estas lunas a partir de una simulación de formación.

Los autores también hacen predicciones de observaciones que podrían usarse para determinar si las lunas se formaron a partir del material expulsado del impacto Plutón-Caronte o de un disco capturado por Plutón antes del impacto.Si los objetos se forman a partir de material de un impacto gigante, todos deben estar hechos de los mismos materiales en las mismas cantidades. Además, si los objetos se formaron por el impacto, podrían tener una forma más extraña que los satélites creados por material acumulado (que probablemente formaría lunas casi redondas). Finalmente, los autores predicen la existencia de un disco de material alrededor de Plutón. El tamaño de este disco depende en gran medida de cómo se formaron las lunas: los discos de los escenarios de acreción se extienden a

1000 veces el radio de Plutón & # 8217s, mientras que el disco del escenario de impacto se extiende solo a

100 veces el radio de Plutón y # 8217s. New Horizons debería poder probar todas estas predicciones cuando llegue a Plutón en dos años, proporcionando datos valiosos sobre algunos de los objetos del sistema solar menos estudiados y permitiendo la investigación de la formación de planetas en un entorno que no se ha visto afectado por la presencia. de perturbar grandes planetas durante 5 mil millones de años.


Nuevo modelo que explica por qué la misteriosa Gran Mancha Roja de Júpiter no ha desaparecido

Esta es la Gran Mancha Roja de Júpiter en 2000, vista por el orbitador Cassini de la NASA. Crédito: NASA / JPL / Space Science Institute

La Gran Mancha Roja de Júpiter es uno de los hitos más misteriosos del sistema solar. Según lo que los científicos entienden sobre la dinámica de fluidos, esta tormenta masiva, que es lo suficientemente grande como para envolver la Tierra dos o tres veces, debería haber desaparecido hace siglos.

Pedram Hassanzadeh, becario postdoctoral en la Universidad de Harvard, y Philip Marcus, profesor de dinámica de fluidos en la Universidad de California, Berkeley, creen que pueden explicar por qué. Su trabajo, que Hassanzadeh presentará en la reunión anual de la División de Dinámica de Fluidos de la Sociedad Estadounidense de Física en Pittsburgh el 25 de noviembre, también proporciona información sobre los remolinos y vórtices oceánicos persistentes que contribuyen a la formación de estrellas y planetas.

"Según las teorías actuales, la Gran Mancha Roja debería haber desaparecido después de varias décadas. En cambio, ha estado allí durante cientos de años", dijo Hassanzadeh, quien es becario postdoctoral en el Centro para el Medio Ambiente y el Departamento de la Tierra de Harvard. y Ciencias Planetarias.

Muchos procesos disipan vórtices como la mancha roja, explicó Hassanzadeh. La turbulencia y las olas en y alrededor de la Mancha Roja minan la energía de sus vientos. El vórtice también pierde energía al irradiar calor. Finalmente, la Mancha Roja se encuentra entre dos fuertes corrientes en chorro que fluyen en direcciones opuestas y pueden ralentizar su giro.

Algunos investigadores sostienen que la mancha roja gana energía al absorber vórtices más pequeños. "Algunos modelos informáticos muestran que los vórtices grandes vivirían más tiempo si se fusionaran con vórtices más pequeños, pero esto no sucede con la frecuencia suficiente para explicar la longevidad de la mancha roja", dijo Marcus.

Para investigar el misterio de la supervivencia de la Mancha Roja, Hassanzadeh y Marcus construyeron un modelo propio. Se diferenciaba de los modelos existentes porque era completamente tridimensional y tenía una resolución muy alta. Muchos modelos de vórtice se enfocan en los vientos horizontales arremolinados, donde reside la mayor parte de la energía. Los vórtices también tienen flujos verticales, pero estos tienen mucha menos energía.

"En el pasado, los investigadores ignoraban el flujo vertical porque pensaban que no era importante o usaban ecuaciones más simples porque era muy difícil de modelar", dijo Hassanzadeh.

Sin embargo, el movimiento vertical resulta ser la clave de la persistencia de la mancha roja. A medida que el vórtice pierde energía, el flujo vertical transporta gases calientes desde arriba y gases fríos desde debajo del vórtice hacia su centro, restaurando parte de su energía perdida.

El modelo también predice un flujo radial, que succiona los vientos de las corrientes en chorro de alta velocidad hacia el centro del vórtice. Esto bombea energía al vórtice, lo que le permite durar más.

Según Hassanzadeh, el mismo flujo vertical podría explicar por qué los vórtices oceánicos, como los que se forman cerca del Estrecho de Gibraltar, pueden durar años en el Océano Atlántico. Su flujo vertical juega un papel en el ecosistema oceánico al elevar los nutrientes a la superficie.

Los vórtices también pueden ser parte de la formación de estrellas y planetas, que duran millones de años, ya que atraen polvo y rocas interestelares en grandes masas.

Hassanzadeh y Marcus saben que su modelo no explica por completo la larga vida útil de la mancha roja. Creen que la absorción ocasional de vórtices más pequeños, de acuerdo con la observación, puede proporcionar la energía adicional necesaria para cientos de años de vida. Han comenzado a modificar su modelo de computadora para probar esta tesis.

Quizás, algún día, la Gran Mancha Roja de Júpiter parecerá un poco menos misteriosa.


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Reseña del libro: & # 8220Improbable Planet & # 8221 por Hugh Ross.

¿Qué es el hombre para que te acuerdes de él?
¿O el hijo del hombre, que te preocupas por él?
“Lo has hecho por un tiempo menor que los ángeles
Lo has coronado de gloria y honra,
Y lo pusiste sobre las obras de tus manos
Todo lo has sometido bajo sus pies ”.

Porque al sujetarle todas las cosas, no dejó nada que no le esté sujeto. Pero ahora todavía no vemos todas las cosas sujetas a él.

Hebreos 2: 5-8

Título: Planeta improbable: cómo la tierra se convirtió en humanidad y hogar n. ° 8217 (2016)

Autor: Hugh Ross

Editor: Baker Books

ISBN: 9780801016899

Precio: £ 12.99 (rústica) pp 283

Me encantan mis largas vacaciones de verano después de otro año de intensa enseñanza, desde mediados de mayo hasta finales de agosto. Puedo hacer muchas cosas en la casa.

Recientemente decidí que ya era hora de reorganizar algunos de los libros de mi biblioteca. Así que seguí adelante y eliminé todos los títulos de Carl Sagan, Charles Darwin, Richard Dawkins, Stephen J. Gould, Richard Fortey, Frank Drake, Seth Shostak, Richard Leakey, Jacob Bronowski y algunos otros, y los volví a archivar en mi sección de ficción recién ampliada.

& # 8220 ¡Herejía! & # 8221 Te escucho gritar. Bueno, después de leer este nuevo libro, Planeta improbable, por el astrónomo y apologista cristiano, Hugh Ross, me vi obligado a hacerlo. Ross no es una violeta científica que se encoge. Con una licenciatura en física de la Universidad de Columbia Británica y un doctorado en astronomía de la Universidad de Toronto, Ross también llevó a cabo una investigación postdoctoral sobre cuásares en Caltech antes de que su fe cristiana lo llevara a comenzar un ministerio que busca mostrar la armonía entre la ciencia y la fe, una cosmovisión basada en la idea de que el Creador no proporcionó una, sino dos libros reveladores Sagrada Escritura y Naturaleza. En 1987, fundó su organización, Razones para creer(RTB), en el sur de California, que ha crecido en tamaño e influencia, ayudando a miles de personas reflexivas a hacer la transición de la incredulidad a la fe. RTB no solo aborda temas astronómicos, su equipo ahora incluye científicos con doctorado en biología molecular, química y física, así como una serie de filósofos y teólogos altamente capacitados. Ross también ha construido una gran & # 8216 familia extendida & # 8217 de personas de ideas afines, no solo de las ciencias y la medicina, sino de la comunidad en general, que puede encontrar en presentaciones de sus testimonios en el sitio web de RTB.

La tesis del libro del Dr. Ross & # 8217 es la siguiente: lejos de ser un planeta ordinario que orbita una estrella ordinaria en un sistema planetario indistinguible, perdido en una parte oscura de una galaxia típica a la deriva en un vasto mar de otras galaxias similares, la Tierra estaba la ubicación de una extraordinaria cadena de eventos que tuvieron lugar durante eones, donde una agencia superinteligente (que él identifica como Jesucristo), preparó nuestro planeta para su eventual siembra por seres humanos con el propósito de redimir miles de millones de almas & # 8211 una minoría considerable de todos los humanos que alguna vez han caminado sobre la faz de la Tierra. En apoyo de estas afirmaciones, Ross recurre a un enorme cuerpo de evidencia científica de los campos de la astronomía, la cosmología, la ciencia planetaria, la paleontología, la geología y la biología para defender su caso.

Por supuesto, para algunos, el hecho de que Ross se identifique como cristiano es un completo espectáculo. Eso es lamentable, ya que muchos descartarán el libro simplemente basándose en las creencias espirituales del hombre, pero ese es un argumento terrible de la ignorancia que no es diferente en esencia de cualquier otro tipo de intolerancia. Pero ten la seguridad, si disfrutar ciencia, una vez que se haya asentado en el trabajo, pronto apreciará lo convincentes que son sus argumentos.

Ross puede describirse mejor como un creacionista de la Vieja Tierra, con lo que quiero decir que acepta la opinión de consenso en la comunidad científica de que la Tierra y el Universo en el que nos encontramos es antiguo. Pero no todos los OEC creen en todas las mismas cosas. Defiende la cosmología del big bang caliente como el origen del espacio-tiempo y de toda la materia y energía que contiene. Él cree que las estrellas y los planetas evolucionan con el tiempo, citando una gran cantidad de evidencia en apoyo de sus creencias. Sin embargo, lo que no encontrará en este libro es apoyo para la evolución biológica (lea darwiniana). Escéptico desde hace mucho tiempo del paradigma evolutivo, su equipo altamente capacitado ha criticado de manera experta las afirmaciones científicas & # 8216 wooly & # 8217 de sus adherentes. Ahora que la evolución neodarwiniana está saliendo por las costuras, con un ejército de biólogos ahora que lo abandona en masa, su escepticismo arraigado y arraigado durante mucho tiempo de esta supuesta & # 8216sciencia & # 8217 ha sido plenamente reivindicado.

Lamentablemente, Ross ha soportado críticas, no tanto de científicos seculares, que respetan más su trabajo, sino de otros cristianos que mantienen una perspectiva creacionista de la Tierra Joven (YEC), es decir, la Tierra y el Universo que nos rodea tienen solo 6.000 años. viejo. Y algunos YEC han actuado de manera muy agresiva hacia su apologética. Esto también es lamentable, ya que la edad de la Tierra no es un tema por el que los cristianos deban dividirse. En realidad, ambos grupos tienen mucho más en común que diferencias. De hecho, no importa si la Tierra tiene 6000 años o miles de millones de años, solo la naturaleza lo hará. Nunca producir algo tan complejo como un sistema vivo en cualquier esquema. Afortunadamente, su comportamiento amable se ha ganado a muchos YEC a lo largo de los años y se ha ganado la admiración de muchos más.

Dicho esto, habrá siempre ser YEC intransigentes & # 8230. y eso & # 8217 está bien.

Un aparte interesante:

El Dr. Ross presenta algunos hechos muy interesantes sobre la demografía de la raza humana a lo largo del tiempo. Considere estos datos que se encuentran en la página 229:

Fecha (AD) # de no cristianos por cristiano

Supongo que también podríamos agregar un punto de datos para el mundo de hoy y # 8217 3.57

Una nueva interpretación de los hechos:

Los capítulos iniciales del libro evalúan el gran panorama científico que vivimos en las afueras de una galaxia espiral barrada inusualmente grande y simétrica, nuestro sistema solar orbitando la Vía Láctea a unos 26.000 años luz del centro. Pero los astrónomos han descubierto que la ubicación de nuestro sistema solar se encuentra justo dentro del borde del llamado eje de co-rotación de la galaxia, donde las estrellas orbitan a la misma velocidad que los brazos espirales cercanos. Esto es muy fortuito, argumenta Ross, ya que evita en gran medida que el sistema solar entre y salga de brazos espirales que probablemente habrían interrumpido gravemente cualquier vida que se hubiera desarrollado en el planeta. Pero sabemos que es muy probable que el sistema solar no se haya formado donde se encuentra hoy. La evidencia sugiere que la metalicidad inusualmente alta de la Tierra y del sistema solar en general, apunta a una ubicación de origen mucho más cerca al centro galáctico, donde la abundancia de tales metales es mucho mayor que en el eje de co-rotación.

Nota bene: Los astrónomos se refieren a todos los elementos más pesados ​​que el hidrógeno, el helio y el litio como & # 8216metales & # 8217. Dichos metales se forjaron dentro de estrellas antiguas y se liberaron al medio interestelar cuando mueren, ya sea como nebulosas planetarias o en eventos de supernovas cataclísmicas. La incidencia de este último fue mucho mayor cerca del centro galáctico donde las densidades de estrellas eran considerablemente más altas que en nuestra ubicación actual. De hecho, la metalicidad estelar alcanza un máximo de 50 por ciento más cerca del centro galáctico que en nuestro radio orbital actual.

Un análisis detallado de la abundancia elemental del sistema solar y # 8217 sugiere fuertemente que fue enriquecido por una serie de diferentes explosiones de supernovas (incluido un tipo muy raro) que lo enriquecieron con niveles inusualmente altos de elementos pesados, particularmente radionucleidos de larga duración como el uranio. y torio, pero también especies de vida corta como el aluminio 26. Esto se ve claramente en la abundancia de aluminio en la corteza terrestre, que es de aproximadamente el 8,1 por ciento en comparación con el 0,01 por ciento para el Universo en general. La rápida desintegración de estas cantidades relativamente grandes de aluminio radiactivo liberó una gran cantidad de calor que ayudó a purgar nuestro sistema solar neonatal de gran parte del material volátil con el que de otro modo habría terminado. Nuestro Sol también es anamolo en su movimiento oscilatorio por encima y por debajo del plano medio de la Vía Láctea. Las estrellas de la vecindad solar oscilan en ángulo recto con el plano galáctico con una amplitud de unos 400 años luz. Por el contrario, el Sol exhibe una amplitud oscilatoria de aproximadamente la mitad de este valor, lo que lo protege de estar excesivamente bañado por la radiación galáctica, que también habría destruido la capa de ozono, lo que resultaría en una mayor irradiancia UV sobre la Tierra, arruinando la vida terrestre futura.

El evento de formación de la Luna se analiza en detalle, donde un objeto del tamaño de Marte (apodado Theia) chocó con la Tierra neonatal en algún momento entre 50 y 100 millones de años después de que nuestro mundo se formara por la acumulación de material de la nebulosa solar. Ross explica que esto ha causado bastante & # 8216 inquietud filosófica & # 8217 entre algunos de los principales investigadores en el campo:

El artículo de portada del número del 5 de diciembre de 2013 de Naturaleza informó Canup & # 8217s preocupación de que & # 8220 las teorías actuales sobre la formación de la Luna deben demasiado a coincidencias cósmicas. & # 8221

En cualquier caso, la colisión produjo una Luna con masa suficiente para estabilizar el eje de inclinación de rotación de la Tierra, protegiendo nuestro planeta de variaciones climáticas rápidas y extremas. A lo largo de los eones, nuestra Luna se ha alejado gradualmente de la Tierra, reduciendo su velocidad de rotación a un nivel que sustente la vida. El evento de formación de la Luna eliminó aún más grandes cantidades de volátiles de la Tierra primordial, evitando que liberara enormes cantidades de vapor de agua, lo que habría causado que nuestro mundo terminara con un océano global asfixiante a cientos de kilómetros de profundidad, evitando la formación de los continentes necesarios. para el reciclaje eficiente de los nutrientes necesarios para toda la vida.

El capítulo 6 describe la historia dinámica de los planetas de nuestro sistema solar, en particular la formación del cinturón de asteroides y las migraciones & # 8216grand tack & # 8217 de Júpiter desde su rápida formación más allá de la línea de nieve del sistema solar, seguida de su migración hacia el interior. antes de salir del Sol a su posición estable actual. De hecho, la familia de planetas Sun & # 8217s y su posición es diferente a cualquier sistema exoplanetario caracterizado hasta ahora.

El capítulo 7 proporciona una fascinante descripción del concepto de zona habitable pero lo lleva mucho más allá de lo que la mayoría de los escritores científicos están dispuestos a considerar. La mayoría de nosotros, por ejemplo, estamos familiarizados con la zona habitable de agua que forma el anillo alrededor de una estrella donde las temperaturas permiten que un planeta mantenga agua líquida en escalas de tiempo geológicas. Ross lleva este concepto a un nivel completamente nuevo, describiendo no uno, sino un siete más otras zonas que deben establecerse para permitir que la vida florezca en la Tierra. Éstas incluyen:

  1. La zona habitable ultravioleta
  2. Zona habitable de fotosíntesis
  3. Zona habitable de ozono
  4. Tasa de rotación zona habitable
  5. Zona habitable de oblicuidad
  6. Zona habitable de mareas
  7. Zona habitable astrosférica

Sin revelar demasiado en cuanto a detalles, Ross escribe sobre la zona habitable UV:

El hecho de que las zonas habitables de agua líquida y UV deban superponerse por el bien de la vida elimina a la mayoría de los sistemas planetarios como posibles candidatos para albergar vida. Este requisito descarta efectivamente todas las estrellas enanas M y la mayoría de las estrellas enanas K, así como las estrellas O, B y A. Todo lo que queda son estrellas de tipo F mucho más jóvenes que el Sol, estrellas de tipo G no mayores que el Sol y una pequeña fracción de las estrellas enanas K. Como se describe en el capítulo 5, solo las estrellas a cierta distancia del núcleo galáctico pueden considerarse candidatas para soporte vital. En la Vía Láctea, alrededor del 75 por ciento de todas las estrellas que residen a esta distancia apropiada para la vida son más antiguas que el Sol. Una vez que se descartan estas y otras estrellas no candidatas, solo el 3 por ciento de todas las estrellas de nuestra galaxia permanecerán como posibles huéspedes de planetas en los que la vida primitiva podría sobrevivir brevemente.

El capítulo 8 es particularmente sustancioso desde una perspectiva científica, ya que es en este capítulo donde Ross presta sus estudios de décadas al espinoso tema de cómo apareció la vida en la Tierra. El escribe:

Hace más de una década, la evidencia indicó que el origen de la vida ocurrió en un lapso de tiempo inconmensurablemente breve. El bombardeo pesado tardío (LHB) elevó la temperatura de toda la superficie planetaria tan alto como para evaporar toda su agua y derretir todas sus rocas. Luego, de acuerdo con múltiples estudios isotópicos, tan pronto como la temperatura de la superficie se enfrió lo suficiente para la posibilidad de la existencia de vida, apareció la vida. Esta evidencia llevó al paleontólogo Niles Eldredge a comentar: & # 8220 Uno de los hechos más fascinantes que he aprendido es que la vida se remonta tan lejos en la historia de la Tierra como posiblemente podamos rastrearla & # 8230. posibilidad de mostrar signos de vida, encontramos esos signos. & # 8221

Parece ineludible que la Tierra tuviera vida tan pronto como las condiciones fueran lo suficientemente frías para adaptarse a ellas, y Ross cita numerosos estudios realizados recientemente (como en la última década) sobre minerales de circonio antiguo, carbono grafítico y lutitas metamorfoseadas que muestran claramente que una biosfera compleja ya se estableció hace 3.800 millones de años. La & # 8216smoking gun & # 8217 a este complejo origen de la vida puede, según Ross, provenir de la firma isotópica de la vida fotosintética desde hace 3.700 millones de años. El escribe:

Otro equipo de investigación descubrió que la firma de isótopos de carbono de oragnismos planctónicos en esquisto metamorfoseado data de hace más de 3,7 mil millones de años. En la misma pizarra midieron una alta proporción de uranio a torio. Este hallazgo indicó una secuencia por la cual los desechos orgánicos producidos por un ambiente reductor local precipitaron el uranio depositado en el sedimento de lutita por el agua del océano oxidada. La presencia de esta agua oxidada implica que la vida fotosintética oxigenada era abundante antes de hace 3.700 millones de años.Dado que las bacterias fotosintéticas oxigenadas más simples contienen más de 2.000 productos génicos, este hallazgo sugiere que la vida unicelular altamente compleja ya existía en algún momento antes de esa fecha.

Cómo esto bioquímica celular compleja originado tan temprano elude completamente un mecanismo evolutivo. Es simplemente incrédulo que una vida celular tan compleja pueda llegar a existir mediante un proceso darwiniano ciego (por necesidad) en tan poco tiempo. De hecho, cada vez más estudios revelan la mismo patrón: la vida comenzó compleja.

Otro curioso aparte: ¿Cuál es el estado de la investigación química prebiótica?

Incluso los primeros pasos químicos hacia la vida requieren una cantidad inordenada de ingenio humano (léase diseño inteligente o previsión). Eso fue admitido recientemente por un químico prebiótico alemán de alto rango en una revista científica líder. Otros pesos pesados ​​en el campo también se han metido en este debate, incluyendo Profesor James Tour (quien revisó favorablemente un borrador anterior del libro de Ross & # 8217), quien ha expuesto la escala de ignorancia exhibida por los educadores hacia este problema científico intratable. Además, una fuente creíble (terrestre o extraterrestre) de enantiómeros homoquirales de azúcares y aminoácidos necesarios para construir las primeras células. no tiene aún ha sido identificado. De hecho, el origen de la vida es el problema científico sobresaliente de nuestra generación y probablemente seguirá siéndolo durante muchas décadas, si no siglos por venir.

Mucho de esto es no reportado en las revistas de divulgación científica, ¡así que los lectores tengan cuidado!

Mucha gente piensa que es razonable creer en una vaga secuencia evolutiva de eventos simplemente señalando que las primeras formas de vida fueron microbios con organismos multicelulares siguiéndolos antes de que aparecieran las criaturas más complejas de todas las plantas y animales vasculares. Pero Ross entretiene a un idea completamente nueva La razón por la que la vida comenzó con microbios antes de introducir vida más compleja no tiene nada que ver con la evolución, más específicamente, señala que el entorno de la Tierra primitiva era muy hostil para la vida, con grandes cambios de temperatura y pH, concentraciones muy altas de vitales sin procesar venenos ** y con niveles de radiación (por la desintegración de átomos radiactivos) cinco veces más altos que los que existen en la actualidad. La razón por la que la vida comenzó con microbios es que son mucho mas resistente que la vida más compleja (eucariotas y formas de vida muticelulares). De hecho, Ross señala que estas especies microbianas bioquímicamente sofisticadas eliminaron grandes cantidades de venenos vitales del medio ambiente convirtiendo a muchos de ellos en minerales (muchos de los cuales ahora son utilizados por la humanidad en dispositivos de alta tecnología).

¿Qué son los venenos vitales?

Las sustancias vitales son elementos que son tóxicos si se ingieren en concentraciones demasiado altas, pero se necesitan en concentraciones bajas específicas en los tejidos corporales para permitir que se mantengan los procesos vitales. Dichos elementos incluyen boro, flúor, hierro, sodio, magnesio, fósforo, azufre, cromo, manganeso, cobre, zinc, yodo, molibdeno, cobalto y níquel, etc.

Así, en este esquema de eventos, el Creador Pon estos microbios a trabajar lo antes posible terraformar (mi propia terminología) la Tierra y los entornos más tempranos, limpiándola de toxinas solubilizadas que era necesario antes de ¡Se podrían introducir formas de vida eucariotas y multicelulares!

En el capítulo 9, Ross ofrece una excelente descripción de cómo funcionaba la vida primitiva para mantener la salud geológica a gran escala de nuestro planeta, particularmente al desempeñar un papel protagónico en la estimulación actividad tectónica de placas:

En 2015, dos geofísicos, Eugene Grosch y Robert Hazen, señalaron que las interacciones subsuperficiales entre el fluido y el microbio de la roca podrían resultar en una hidratación más eficiente de la corteza oceánica primitiva de la Tierra. Esta hidratación promovería el derretimiento masivo conduciendo a la producción de corteza félsica (rocas ígneas ricas en feldespato y cuarzo) que, al ser más liviana que la corteza basáltica, a su vez generaría microcontinentes. Es decir, los primeros microbios de la Tierra, al facilitar una extensa alteración hidrotermal de los fondos oceánicos, produjeron una extensa diversificación mineral que pronto resultó en la formación de varios microcontinentes.

Es más, cuando la vida comenzó a atiborrarse de los minerales formados en la corteza temprana de la Tierra, aceleró su meteorización, que a su vez alimentó los sedimentos resultantes a las zonas de subducción, estimulando así una actividad tectónica aún mayor. Esto fue de vital importancia para la historia futura de la Tierra, ya que la disminución de los radioisótopos de larga duración a lo largo del tiempo podría no haber generado los niveles requeridos de energía térmica necesarios para mantener la corteza en un estado flexible necesario para construir los grandes continentes que acabaría con nuestro planeta. hasta tener. Además, la introducción temprana de la fotosíntesis oxigenada global extrajo grandes cantidades de dióxido de carbono de la atmósfera para compensar el brillo constante del Sol. Lo que Ross deja en claro es que sin la introducción temprana de vida en la Tierra, este planeta probablemente sería estéril o casi, a estas alturas.

Otro curioso aparte:

Nuestro mundo está rico en minerales. De hecho, en comparación con Marte y Venus, que tienen un estimado de 500 y 1000 tipos diferentes de minerales, respectivamente, la Tierra está prodigada con más de 4.600 variedades conocidas de minerales, ¡muchas de las cuales requirieron la presencia activa de sistemas vivos para crearlos! Véase el libro de 2013 de Robert Hazen & # 8217, La historia de la tierra, para mas detalles.

Como se describe en el capítulo 11, la actividad tectónica de placas en curso dio como resultado la formación de prácticamente toda la masa terrestre continental de la Tierra hace unos 2.500 millones de años, lo que resultó en que el 29 por ciento de la superficie de nuestro planeta estuviera cubierta por tierra seca sobre el mar. nivel. Para la mayoría de los espectadores, un valor del 29 por ciento parece algo arbitrario, pero de hecho, puede estar muy ajustado. Una mayor superficie terrestre induciría muy poca precipitación en el interior de esos antiguos continentes, lo que evitaría que la vida se afianzara en estos lugares. Por otro lado, las áreas terrestres significativamente inferiores al 29 por ciento no podrían reciclar suficientes nutrientes valiosos entre la tierra, el mar y la atmósfera para mantener una biosfera saludable.

Capítulo 13 y 14 de Planeta improbable discutir la importancia de los muchos eventos de extinción masiva en la historia de la Tierra con detalles forenses. Nuevamente, a primera vista, esto podría indicar que la causa de la vida en la Tierra no tiene autor, pero Ross no está de acuerdo. De hecho, sugiere que los ciclos esporádicos de extirpación seguidos por la rápida recuperación de la biosfera con nuevas formas de vida lograron dos objetivos.

1. Los restos de estas formas de vida antiguas produjeron cantidades masivas de nuevos biodepósitos que serían utilizados por la humanidad para lanzar una civilización global (piense en cómo los combustibles fósiles llevaron a la Revolución Industrial, por ejemplo).

2. Las formas de vida que reemplazaron a las que se extinguieron fueron más eficientes colectivamente para extraer más gases de efecto invernadero de la Tierra y la atmósfera, compensando así los mayores efectos de calentamiento de un Sol cada vez más brillante.

Una pregunta para su consideración: Si Dios diseñó la vida para que podría evolucionar de uno amable en otro, entonces ¿por qué la historia de la Tierra revela tantos eventos de extinción masiva? ¿Por qué se molestaría?

Ross recurre al segundo libro revelador de las Escrituras para avanzar en sus afirmaciones. Considere las palabras del salmista de antaño:

Todos estos te esperan
Para que les des su alimento a su tiempo.
Lo que les das, lo recogen
Abres tu mano, se sacian de bien.
Escondes tu rostro, están turbados
Les quitas el aliento, mueren y vuelven al polvo.
Envías tu Espíritu, son creados
Y renuevas la faz de la tierra.

Curiosamente, el registro fósil está de acuerdo con los eventos de creación y extinción discutidos en el Salmo 104 pero, significativamente, no soporta un esquema gradualista imaginado durante mucho tiempo por los evolucionistas. En consecuencia, Ross toma su ojo científico entrenado y lo aplica al estudio de los eventos explosivos más famosos en la historia de la vida en la Tierra. Avalon (Hace 574-543 millones de años) y cambriano Explosiones (543-533 millones de años atrás), el último de los cuales condujo a la aparición repentina de alrededor del 80 por ciento de todos los planes corporales animales existentes sin ningún antecedente evolutivo creíble. Ojos, cerebros, sistemas nerviosos, sistemas esqueléticos, etc., perfectamente formados, que aparecen como de la nada.

Ross analiza la sensación de perplejidad expresada por los paleontólogos que buscan proporcionar una explicación evolutiva de estos saltos cuánticos en biología, que se describen en las páginas 172 a 179, citando a algunos investigadores líderes en el campo, y en particular el absoluto fracaso de los relojes moleculares para mantener al ritmo de todas las innovaciones producidas por estos eventos explosivos en la historia de la vida.

Lectura imprescindible para los intelectualmente curiosos.

Algunas lecturas adicionales sobre la explosión cámbrica: Recomiendo encarecidamente a los lectores que consulten y estudien el libro más vendido de Stephen C. Meyer & # 8217 del New York Times Darwin & # 8217s Doubt: El origen explosivo de la vida animal y el caso del diseño inteligente(2013). Con respecto a este libro, el paleontólogo Dr. Mark McMenamin (Mt. Holyoke College) dijo:

Es difícil para nosotros los paleontólogos, empapados como estamos en una tradición de análisis darwiniano, admitir que las explicaciones neodarwinianas de la explosión cámbrica han fracasado estrepitosamente. Los nuevos datos adquiridos en los últimos años, en lugar de resolver el dilema de Darwin, lo han empeorado. Meyer describe las dimensiones del problema con claridad y precisión. Su libro cambia las reglas del juego para el estudio de la evolución y nos apunta en la dirección correcta mientras buscamos una nueva teoría sobre el origen de los animales.

En los últimos capítulos del libro, Ross describe una secuencia extraordinaria de eventos que involucran la ruptura continental, la formación de montañas, los cambios en las corrientes oceánicas y las edades de hielo que prepararon nuestro planeta para la llegada del pináculo de la creación de Dios y los humanos. Señala que la aparición de la humanidad coincidió con un momento en que la actividad solar en llamas estaba en su nivel más bajo y la luminosidad solar (el estudio de Sudbury) alcanzó su mayor estabilidad. Poniéndolo todo junto, escribe:

¿Es una mera coincidencia que nuestro verano largo, único y fresco, ocurra simultáneamente con los siguientes eventos únicos: (1) El Sol se vuelve excepcionalmente estable en luminosidad, con un mínimo de destellos y radiación ultravioleta y de rayos X (2) no hay cerca ocurren erupciones de supernovas: (3) maximización de la diversidad y abundancia de vida en la Tierra (4) varias ventanas de zonas habitables se alinean perfectamente y (5) muchas otras coincidencias descritas en estas páginas se juntan? No es probable. Estas características asombrosamente ordenadas deberían darnos una pausa para considerar el significado de nuestra existencia humana.

El capítulo final revela las razones espirituales de la existencia humana como se describen en las páginas de la Biblia. El enorme cuerpo de & # 8216coincidencias & # 8217 científicas que presenta Ross deja muy claro que Dios deliberadamente y minuciosamente preparó la Tierra para los humanos y que nuestra existencia es verdaderamente un milagro. Dicho esto, estas condiciones no pueden persistir indefinidamente. Vivimos en una ventana de tiempo muy estrecha en la que todos estos factores funcionan de manera óptima. La historia que Ross teje hace que sea muy poco probable que existan otras formas de vida en otras partes del Universo, como muchas otras autoridades científicas en el campo ahora están comenzando a admitir, y ciertamente nada como los seres humanos, pero él señala que no estamos solos. El Dios de la Biblia creó una gran cantidad de criaturas angelicales, la mayoría de las cuales permanecieron leales a su Creador y tienen cierta capacidad para interactuar con los humanos. Depende de todos y cada uno de nosotros aceptar la oferta de redención de Cristo con exigencia o sufrir las consecuencias eternas.

Los dejo con las palabras del profesor James Tour sobre este maravilloso libro:

& # 8220In Planeta improbable, Ross sostiene a los lectores & # 8217 de la mano, guiándolos en un formato legible pero suavemente técnico a través de un convincente argumento capa sobre capa sobre el carácter distintivo del planeta en el que vivimos y la preparación para una vida inimitable en la Tierra. El texto está repleto de referencias de artículos científicos primarios en algunas de las revistas más respetadas, lo que subraya el mayor rigor académico adoptado para fundamentar las afirmaciones fácticas. Solo los vergonzosamente frívolos podrían descartar este libro como una presentación llena de fe en lugar del trabajo académico que representa. & # 8221

El Dr. Neil English es el autor de un gran trabajo histórico (más de 650 páginas), Crónica de la edad de oro de la astronomía, publicado recientemente por Springer-Nature.


¿Por qué el sistema exoplanetario TOI-178 desafía las teorías actuales sobre la formación de planetas? - Astronomía

Los astrónomos miden el movimiento de los objetos en relación con nosotros mediante el desplazamiento Doppler. Cuando escuchas que se acerca un tren, su silbido se escucha en una frecuencia diferente en comparación con cuando se aleja, ¿verdad? De la misma manera, la luz también tiene un desplazamiento Doppler, por lo que su frecuencia cambia dependiendo del movimiento del objeto emisor.

Los astrónomos observaron que la luz de los objetos distantes en el universo se desplaza hacia el rojo (cambio en la frecuencia de la luz hacia el color rojo), lo que nos dice que todos los objetos se están alejando de nosotros. Esto es cierto en cualquier dirección que mire: todas las galaxias distantes se están alejando de nosotros. Esto solo puede deberse al hecho de que el Universo se está expandiendo.

Además, midiendo la distancia a las galaxias, se encuentra que la velocidad de recesión es proporcional a la distancia de la galaxia a nosotros. Esto se llama ley de Hubble en honor a Edwin Hubble, quien fue el primero en descubrirla.

Esta página se actualizó por última vez el 27 de junio de 2015.

Sobre el Autor

Jagadheep D. Pandian

Jagadheep construyó un nuevo receptor para el radiotelescopio de Arecibo que funciona entre 6 y 8 GHz. Estudia máseres de metanol de 6,7 GHz en nuestra galaxia. Estos máseres ocurren en sitios donde están naciendo estrellas masivas. Obtuvo su doctorado en Cornell en enero de 2007 y fue becario postdoctoral en el Instituto Max Planck de Radioastronomía en Alemania. Después de eso, trabajó en el Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawai como Becario Postdoctoral Submilimétrico. Jagadheep se encuentra actualmente en el Instituto Indio de Ciencia y Tecnología Espaciales.