Zonas de habitabilidad galáctica
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Zonas de habitabilidad galáctica. Leticia Carigi Instituto de Astronomía Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto de Astrofísica de Canarias. Instituto de Astrofísica de Canarias. El Cosmos: Laboratorio químico. Los 6 elementos m á s abundantes en el Universo son: Hidrógeno

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Instituto de astrof sica de canarias

Zonas de habitabilidad galáctica

Leticia Carigi

Instituto de Astronomía

Universidad Nacional Autónoma de México

Instituto de Astrofísica de Canarias

Instituto de Astrofísica de Canarias


Instituto de astrof sica de canarias

El Cosmos: Laboratorio químico

Los 6 elementosmás abundantes en el Universo son:

Hidrógeno

Helio

(biogénico)Oxígeno

(biogénico)Carbono

Neón

(biogénico)Nitrógeno


Instituto de astrof sica de canarias

Astrobiología

Cosmoquímica

Elementos biogénicos: Presentes en las estructuras de los seres vivos

Carbono:C orgánico. Grandes cadenas de moléculas. ADN

Oxígeno:Agua. C orgánicas. Procesos aeróbicos

Nitrógeno: Proteínas, ADN

Fósforo: ADN, ATP, membranas celulares

Magnesio: Clorofila

Azufre: Grasas, bacterias


Instituto de astrof sica de canarias

Geofísica

Cosmoquímica

Elementos geofísicos:Presentes en planetas tipo Terrestre

Silicio

Magnesio

Manganeso

Hierro

Níquel

  • Masa del núcleo/manto

  • Campo magnético

  • 40K, 235,238U, 232Th: fuente de calor

Estos y TODOSlos elementos de la tabla periódica …


Instituto de astrof sica de canarias

2006

2007

2008


Instituto de astrof sica de canarias

En el Universo todoslos átomos se forman

Durante los primeros 3 minutos después de la Gran Explosión

En el interior de las estrellas


Instituto de astrof sica de canarias

Gran Explosión . Nucleosíntesis primigenia

Universo temprano formadopor

75 % de Hidrógeno 25 % de Helio (4He)0 % de Metales

Trazas de D, 3He, 7Li


Instituto de astrof sica de canarias

Nucleosíntesis Estelar. Formación de elementos pesados

Generación de elementos en el interior de las estrellas a partir del H

~ 500 millones de años después de la Gran Explosión se forman las primeras estrellas

La evolución de las estrellas depende de:

* Masa Inicial Baja masa, m < 8 M

Alta masa, m > 8 M

* Aisladas o Acompañadas

Estrellas nacientes con discos protoplanetarios en la Nebulosa de Orion


Instituto de astrof sica de canarias

Evolución Estelar. Estrellas de baja masa

Las estrellas de m < 8 M sintetizan Helio,CarbonoyNitrógeno

Oxígeno, Magnesio, … ?

  • Los elementos producidos en estas estrellas son expulsados al medio interestelar a través de: vientos estelares y

  • Nebulosas Planetarias

En el centro queda su cadáver estelar:

enana blanca

(m < 1.4 M, r ˜ rTierra)


Instituto de astrof sica de canarias

Evolución estelar. Estrellas de alta masa

Las estrellas de m > 8 M producentodos los elementos, principalmente Oxígeno, Neón, Magnesio, Aluminio, entre otros

Fósforo, Azufre, ( Silicio, Potasio, Hierro, Uranio )

Los elementos sintetizados son expulsados al medio interestelar a través de:

* Vientos estelares *

Supernovas del tipo II, Ib, Ic

El cadáver estelar es una estrella deneutrones o un hoyonegro


Instituto de astrof sica de canarias

Evolución Estelar. Estrellas Binarias

Los sistemas binarios cercanos producen Hierro, Silicio, Azufre

* Si las estrellas binarias son muy cercanas hay pasode material de una a otra

* Cuando una enana blanca captura lentamente masa de su compañera explota como Supernova del tipo Ia


Instituto de astrof sica de canarias

El 70 % del Hierro, el 17 % delAzufrey20 % delSiliciodel Sistema Solar se sintetizó en las SNIa


Instituto de astrof sica de canarias

Este ciclovaría de galaxia a galaxia

Las galaxias ( y partes de las galaxias) tienen diferente contenido de elementos químicos

Sugiriendo que tuvieron diferentes historias de formación y evolución


Instituto de astrof sica de canarias

Astrobiogeoquímica

Búsqueda de planetas habitables


Instituto de astrof sica de canarias

Zona de Habitabilidad Circumestelar

Región de alrededor de una estrella donde se pueda formar un planetaterrestre con un hábitat estable que permita la vida

Whewell (1853), Wallace (1903)

Agualíquida

La vida requiere mas que agua


Instituto de astrof sica de canarias

  • Oblicuidad

  • Masa del planeta

  • Rocas de silicatos

  • Distancia de la estrella

  • Tipo de estrella y estado evolutivo

  • Composición y presión atmosférica

  • Período de rotación

  • Variaciones de insolación

  • Excentricidad

  • Lunas

  • Asterioides, cometas

Evolución estelar

Dinámica planetaria

Geofísica

Biología

Climatología

…….

Cosmoquímica


Instituto de astrof sica de canarias

Evolución del Sol implica migración de la CHZ hacia fuera

CHZ del SS está entre 0.95 y 1.37 UA


Instituto de astrof sica de canarias

Dónde detectar planetas terrestres en otros sistemas ?

Habitalibilidad a escalas mayores (Galácticas)

González et al. (2001)

Zona de habitabilidad Galáctica


Instituto de astrof sica de canarias

Diferentes componentes de nuestra galaxia tienen diferentes proporción de elementos químicos

Halo

Bulbo

Disco

Vía Láctea


Instituto de astrof sica de canarias

  • Requerimientos:

  • Presencia de estrella caliente

  • Suficientes elementos químicos pesados para la formación de placas tectónicas, agua

  • Migración planetaria

  • Lejos de SNe, AGN, GRB

  • Suficiente edad para la evolución biológica hacia vida compleja multicelular

Zona habitabilidad circumestelar

Formación de un planeta terrestre

Supervivencia de un planeta terrestre

Tiempo biológico


Instituto de astrof sica de canarias

Formación de un planeta tipo Tierra

PFPT  Z

Z > 0.5 Z

Formación de un planeta sólido (litometálico)

O, Mg, Si, Fe


Instituto de astrof sica de canarias

Al 20 feb del 07 son: 213 planetas en 173 sist. planetarios

M = 0.03 -18 MJupiter

R = 0.03-6 UA

e < 0.8

  • F, K, M a d < 100 pc

  • USA (Marcy & Butler)

  • ~ 1500 estrellas

  • Ginebra (Mayor)

  • ~ 2000 estrellas


Instituto de astrof sica de canarias

Correlación Z de la estrellay los planetas gigantes

104 estrellas con planetas

Santos et al. (2005)

788 estrellas de control

Gonzalez (2006)

0.5 Z  < Z* < 3 Z 

Z*P~ (1.3 -1.5) Z*SP


Instituto de astrof sica de canarias

Correlación Z de la estrellay la migración planetaria

Con Z alto pueden ser destruidos por los planetas gigantes

34 % de los sistemas con planetas gigantes permiten sobrevivencia de planetas terrestres > 0.3 MTierra

Migración planetaria

Supervivencia a la migraciónZ < 2.0 Z


Instituto de astrof sica de canarias

Lejos de zonas con explosiones cósmicas

Riesgo de esterilización de un planeta habitable

Cuán robusta puede ser la vida?

  • Tipo de atmósfera del planeta?

  • Tipo de medio interestelar?

  • Profundidad de los oceanos?

  • Vida aparece 0.1 Ga despues de SN

Supervivencia a SN

NSN/vida planeta < Tierra


Instituto de astrof sica de canarias

Tiempo para la evolución biológica:

Vida en la Tierra hace 3.47  0.5 Gaños

Cianobacteria

Aparición de vida a los 0.5 Gaños después de la formación de la Tierra


Instituto de astrof sica de canarias

Tiempo para la evolución biológica

Vida “inteligente” en la Tierra hace 0.1 Gaños

Dinosaurios: 245-65 106 años

Hombres: Australopithecus 3105

Homo sapiens sapiens 105

Vida desarrollada a los 4.4 Ga


Instituto de astrof sica de canarias

NO en todos los lugares de la Galaxia se pueden formar planetas habitables

Bulbo galáctico

Densidad estelar alta.

Campo de radiación muy intenso.

El halo y la zona externa del disco delgado

tienen poco metales


Instituto de astrof sica de canarias

Sólo el 30%

de las

estrellas

capaces

de albergar

vida son más

viejas que el

Sol

Lineweaver et al. (2004)

Si 4 Gaños NO es la escala de tiempo típica para la vida en la Galaxia


Instituto de astrof sica de canarias

Este recuadro

sólo contiene

el 10% de todas

las estrellas

nacidas en la

Vía Láctea

Lineweaver et al. (2004)

El 75% de las estrellas capaces de albergar vida

compleja son más viejas que el Sol (1 Gaño)


Instituto de astrof sica de canarias

Zona de habitabilidad galáctica

Nuestra Galaxia

La GHZ en la MW es un anillo centrado en el Sol con 4 kpc de ancho.

Sol

20 kpc

Planetas formados desde hace 4 a 8 Ga

8 kpc

4 kpc

Resultados depende de las suposiciones hechas.

Condiciones de vida y supervivencia


Instituto de astrof sica de canarias

Zona de habitabilidad galáctica

Andrómeda

Tesis de Licenciatura Facultad de Química -UNAM


Instituto de astrof sica de canarias

Zona de habitabilidad galáctica con vida

Sin vidasimple

13

12.5

Alta Z

Baja Z

Alta ocurrencia de SN


Instituto de astrof sica de canarias

Zona de habitabilidad galáctica con vida desarrollada

13

Sin vida desarrollada

8.5

Alta Z

Baja Z

Alta ocurrencia de SN


Instituto de astrof sica de canarias

Zona de habitabilidad galáctica

Andrómeda

La GHZ en Andrómeda es un anillo entre 4 y 20 kpc.

4 kpc

Planetas formados desde hace 4.5 a 11 Ga

20 kpc

Halo

0.03 < Z/Zo < 0.10

Bulbo

0.04 < Z/Zo < 5.62

Meneses-Goytia, Carigi, García-Rojas (2007)


Instituto de astrof sica de canarias

Zona de habitabilidad galáctica

Extender la GHZs en el espacio y tiempo.

A otras galaxias

(con otras historias de formación).

A otros z

(presente, pasado y futuro)

M33 - Pereda, Esteban, Carigi (200?)


Instituto de astrof sica de canarias

“ Esta pobre mujer, al abrir llena de curiosidad y esperanza el cofrecillo, se encuentra consigo misma.

Al fondo, en los estantes, hay más cofrecillos y quién sabe si cuando los abra encontrará alguna novedad ”

Encuentro - Remedios Varo


Instituto de astrof sica de canarias

Probabilidad de:

PFPT = cte para Z > 0.1 Zo

PGP = 0.03 (Z/Zo)2 para Z > Zo

PSN < 1 SN x Ga (d > 8 pc)

No consideraciones biológicas

Prantzos (2006)

2 – 15 kpc

Con edades > 11.5 Ga

Actualmente mas probable r < 4 kpc


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