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Dr. Gonzalo Tancredi Facultad de Ciencias. ¿Cuántos planetas hay alrededor del Sol?. Temario. Historia del Descubrimiento de los Planetas Origen y Evolución del Sistema Solar La Definición de Planeta adoptada por la UAI ¿Quiénes son los Enanos del Sistema Solar?.

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Presentation Transcript
dr gonzalo tancredi facultad de ciencias
Dr. Gonzalo Tancredi Facultad de Ciencias

¿Cuántos planetas hay alrededor del Sol?

temario
Temario
  • Historia del Descubrimiento de los Planetas
  • Origen y Evolución del Sistema Solar
  • La Definición de Planeta adoptada por la UAI
  • ¿Quiénes son los Enanos del Sistema Solar?
los planetas de la antig edad visibles a simple vista

Mercurio

Venus

Marte

Júpiter

Saturno

+

Tierra

Visibles solamente al atardecer o amanecer

Los planetas de la Antigüedad (visibles a simple vista)

La alineación planetaria de Mayo 2002

la ley de titius bode ley emp rica
La “ley” de Titius-BodeLey empírica

1766 Titius

1772 Bode

a = 0.4 + 0.3 x 2n

a – semieje mayor

n – índice del planeta

Ley empírica sin base física

urano primer descubrimiento telesc pico
Urano:Primer descubrimiento telescópico

13 Marzo de 1781

William Herschel (Nacido en Alemania pero trabajando en Inglaterra)

Recibió por su descubrimiento una pensión de 200 libras al año y el título de Caballero.

Distancia media al Sol: 19 UA

el descubrimiento de ceres 1
El descubrimiento de Ceres (1)

1° Enero de 1801 por el monje Giuseppe Piazzi (Palermo, Italia)

Distancia media al Sol: 2.8 UA

los convidados de piedra
Los convidados de “piedra”
  • W. Olbers descubre 28-Marzo-1802 a Pallas (2) y 29-Marzo-1807 a Vesta (4)
  • K. Harding descubre 1-Setiembre-1804 a Juno (3)

Ceres deja de ser llamado planeta y se le denomina junto al resto de estos objetos como “planeta menor” o asteroide.

el descubrimiento te rico de neptuno
El descubrimiento “teórico” de Neptuno

U. Leverrier

(Francia)

31/8/1846 - Leverrier predice la posición de Neptuno basado en las perturbaciones sobre Urano.

23/9/1846 - Galle lo descubre a menos de 1° de la posición predicha por Leverrier

J. Galle

(Alemania)

J. Adams

(Inglaterra)

el tortuoso camino de plut n
El tortuoso camino de Plutón

Las predicciones de P. Lowell (~1900) (Flagstaff, Az, EEUU)

Los canales marcianos y las “discrepancias” de Neptuno.

el descubrimiento
El descubrimiento

C. Tombaugh descubre Plutón el 18 de Febrero, 1930, desde Obs. Lowell (EEUU).

El nombre fue sugerido por V. Burney, niña inglesa de 11 años.

fue primero el planeta o el perro
¿Fue Primero el planeta o el perro?

Primera aparición del perro (un par) en The Chain Gang (5/9/1930) como sabuesos del malo Pete que persiguen a Mickey.

Recibe su nombre en 1931 como perro compañero de Mickey.

la desilusi n inicial
La desilusión inicial
  • Distancia media al Sol 39.4 (correspondía con ley de Titius-Bode)
  • Inclinación del plano orbital alta (17°) y órbita muy alargada (excentricidad 0.25, cruza la órbita de Neptuno)
  • Plutón era mas chico que la Tierra.
  • Si bien la ubicación de Plutón en el momento del descubrimiento era cercana a la estimada por P. Lowell, su masa era insuficiente para perturbar a Neptuno.

La “decreciente” Masa de Plutón

el descubrimiento del sat lite caronte
El descubrimiento del satélite Caronte

J. Christy (EEUU) descubre en placas fotográficas un “abultamiento” de Plutón (Julio 1978 )

El sistema Plutón-Caronte visto por el Telescopio Espacial Hubble

panorama del sistema solar a finales de los 80s
Panorama del Sistema Solar a finales de los ’80s

¿Quién integra el Sistema Solar?

  • Sol: 99.85 % de la masa
  • Planetas: 0.14 % (Júpiter 0.1%) Planetas: terrestres gigantes o jovianos
  • Satélites de los planetas: regulares irregulares
  • Pequeños cuerpos: asteroides cometas
  • Polvo interplanetario
  • Gas interplanetario o viento solar
el tama o del sistema solar experiencia de distancias y tama os relativos
El tamaño del Sistema SolarExperiencia de distancias y tamaños relativos

Usar elementos como una pelota de ping-pong para el Sol;

porotos, granos de arena, azúcar o harina para los planetas

la regi n transneptuniana
La región transneptuniana

Existencia de una región de objetos pequeños y helados mas allá de Neptuno (Edgeworth, Kuiper, Fernández)

30 Agosto 1992, D. Jewitt y J. Luu (Hawaii) descubre el primer (tercer) objeto

2003 ub313 el tiro de gracia
2003 UB313 (el “tiro de gracia”)

Descubierto por M. Brown y col. (2003) Antes “Xena” ahora Eris (Discordia)

Tamaño superior a Plutón (Diam= 2400 km) pero en órbita muy excéntrica e inclinada

el sistema solar en la galaxia
El Sistema Solar en la Galaxia

M31 - Galaxia de Andrómeda

2.3 millones de años luz

La Vía Láctea desde la posición

del Sol

caracter sticas generales
Características Generales
  • Movimiento controlado por gravedad
  • Cada planeta está aislado en el espacio, con distancias cada vez mayores entre sí a medida que nos alejamos del Sol.
  • Planetas en órbitas coplanares, cuasi-circulares y traslación en mismo sentido de rotación del Sol
  • Satélites que en su mayoría rotan en la misma dirección que sus planetas
  • Sol concentra la masa del sistema
  • Júpiter concentra la masa de los planetas
  • Clasificación de planetas en terrestres – rocosos - interiores

jovianos - gaseosos - exteriores

  • Características particulares de asteroides y cometas.
  • Los meteoritos mas viejos tienen una edad de ~4500 millones de años
c mo nacen las estrellas
¿Cómo nacen las estrellas?
  • Por el colapso de una porción de una nube interestelar.
  • ¿Por qué colapsa? Gravedad vs. energía cinética (SN?, ondas de presión de estrellas O – B?)
  • Eg= - f . GM2/ R, para densidades uniformes f=3/5, si hay cierto grado de concentración f=1
  • Suponiendo N partículas que forman la nube con m la masa molecular media M = N.m
  • Ek(energía cinética) = 3/2 N.k.T = 3/2. M/m . k .T
  • Para el colapso gravitacional Eg> Ek (condición de colapso)
  • Si introducimos el concepto de densidad media ()

M= 4/3 . . R3 . 

Imponiendo la condición de colapso

=3/(4. .M2) . (3.k.T / 2.G.m) 3

(densidad crítica de Jeans, se puede despejar la masa)

c mo nacen las estrellas fase i
¿Cómo nacen las estrellas? (Fase I)
  • Utilizando el criterio de Jeans el colapso gravitatorio se da para 100 masas solares, lo cual es mucho para una sola estrella.
    • Conclusión: las estrellas se forman en grupos.

De la nube primordial se forman decenaso cientos de estrellas

Tiempo del proceso: algunos millones de años

las protoestrellas no son tranquilas
Las protoestrellas no son tranquilas

a) Imagen en radio del flujo bipolar mas extenso conocido (10000 UA)

c mo se form el sol
¿Cómo se formó el Sol?

A partir de una nube de gas y polvo (nebulosa primitiva) que al girar se fue aplanando hasta tener forma de disco. En el centro se formó el Sol y como subproducto los planetas.

regiones de formaci n planetaria
Regiones de formación planetaria

Nebulosa de Orión (cerca de las 3 Marías)

detecci n de discos por exceso ir
Detección de discos por exceso IR
  • El exceso de emisión comparado con la curva de Planck de un cuerpo negro disminuye a medida que la estrella queda ‘sola’
    • b) Discos con envoltura: la envoltura reemite la radiación del disco y la estrella en longitudes de onda mas larga.
    • c) Objetos con envoltura extendida, sistemas muy jóvenes donde todavía hay gas de la nebulosa primordial.
    • d) Objetos casi en la Secuencia Principal, leve exceso infrarrojo.
  • e) Estrella limpia de remanentes
formaci n planetaria
Formación planetaria
  • Mecanismo: acreción
  • Tres etapas:

1. Los granos de polvo en la nebulosa primitiva forman núcleos de condensación, donde se comienza a acumular material (‘small clumps’)

2. A medida que esos cúmulos van creciendo, su masa aumenta y su área superficial también, entonces el proceso se acelera. Se forman millones de objetos del tamaño de pequeñas lunas: planetesimales.

3. Los planetesimales chocan y se mantienen unidos (merging) barriendo el material a su alrededor por atracción y quedan unos pocos protoplanetas.

slide40

a) y b) la nebulosa solar se contrae

y aplana hasta formar un disco en

rotación.

c) los granos de polvo forman

estructuras que chocan entre si y

permanecen juntas, aumentando de

tamaño y formando objetos llamados

planetesimales.

e) los planetesimales continúan

chocando y creciendo de tamaño.

f) luego de cientos de millones de años

se forman los planetas en órbitas

circulares .

formaci n planetaria continuaci n
Formación planetaria (continuación)
  • ¿Los planetas gigantes se formaron por el mismo proceso?
  • Muchos de los satélites regulares constituyen en su formación sistemas solares en miniatura a partir del gas que rodeaba os planetas exteriores
los planetas gigantes
Los planetas gigantes
  • Dependiendo de la temperatura se formaron diferentes materiales que luego serían los que constituirían los planetas:
    • A la distancia de Mercurio solamente se formaron granos metálicos
    • A 1 UA ya se puede considerar granos rocosos, silicatos
    • Entre 4 y 5 UA se congela el agua: ‘Línea de nieve’
  • Cuando el núcleo rocoso alcanzó masa suficiente comenzó a capturar el H y He que lo rodeaba. En ~ un millón de años Júpiter estaba formado.
  • De acuerdo al modelo estándar los planetas gigantes se forman lejos de la estrella (¿y en otros sistemas planetarios?)
la eficiencia para capturar gas
La eficiencia para capturar gas
  • Al poder acretar hielo, los planetas gigantes aumentaron rápidamente su masa y por lo tanto su atracción gravitatoria, lo que hace que algunos autores hablen de una formación directa, sin pasar por todas las etapas de acreción.
  • Fueron sumamente eficientes en la captura del gas lo que explica su gran masa, tamaño, baja densidad y composición.
  • El crecimiento rápido de Júpiter evitó la formación de planetesimales grandes en la zona de Marte y del cinturón de asteroides mediante la perturbación gravitatoria de planetesimales cercanos.
  • Limpieza de remanentes!!!
slide45
Los planetesimales perturbados por Júpiter penetraron la zona de los asteroides produciendo perturbaciones e incluso colisiones con los asteroides.
slide47
La Luna es un buen indicador de la tasa de impactos en la Tierra a lo largo del tiempo por la ausencia de atmósfera.
  • Fuentes de proyectiles:
    • restos de acreción (R)
      • limpieza de remanentes (-3800 Myr) (¿La Luna y la vida?)
    • cinturón de asteroides (interno) (R)
    • cinturón de asteroides (externo) (H)
    • Región Júpiter - Urano (Barrera Júpiter-Saturno) (H)
    • Cinturón transneptuniano - Nube de Oort(H)
tres etapas de la formaci n
Tres etapas de la formación
  • Planetesimales – objetos de hasta unos ~100 km de diámetro de formas irregulares
  • Embriones planetarios – objetos de algunos cientos de km que conviven en su zona con objetos similares
  • Proto-planetas y planetas – lograron limpiar los remanentes de la formación en su zona de influencia gravitacional
lo previo a praga
Lo previo a Praga
  • El porqué:
    • ¿Se descubrió el décimo planeta X?
    • ¿Es Plutón un planeta?
    • ¿Son planetas lo que se descubre entorno a otras estrellas?
  • Comité cerrado de especialistas discute durante dos años sin llegar a acuerdo.
  • El Comité Ejecutivo crea una Comisión que elabora una propuesta, la que luego es avalada por el CE y propuesta a la Asamblea.
la propuesta inicial del 16 8 por lo menos 12 planetas
La propuesta inicial del 16/8(por lo menos 12 planetas)
  • Criterio único: Tener masa suficiente para que la fuerza de gravedad supera las rigidez del material y adopte por estar en equilibrio hidrostático una forma cuasi-esférica.
  • Resumen: Que sean redondos
  • Complicada discusión en el caso de sistemas binarios (Plutón-Caronte, Tierra-Luna)
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El límite para los helados

Miranda - 480×468×466 km

Mimas - 415×394×381 km

Enceladus - 513×503×497 km

Proteus - 436×416×402 km

Hyperion - 360×280×225 km

los sat lites 400 km
Los satélites < 400 km

Hyperion

360×280×225 km

Phoebe

230 x 220 x 210 km

Amalthea

262×146×134 km

Janus

193×173×137 km

la nueva lista de planetas de acuerdo a la propuesta de definici n del ec
La nueva lista de planetas de acuerdo a la propuesta de definición del EC

From M. Brown webpage

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according to the EC proposal

From M. Brown webpage

buscando consensos hacia una propuesta alternativa 17 18 8
Buscando consensos hacia una propuesta alternativa (17-18/8)
  • Escribo una propuesta alternativa que discuto con Julio Fernández.
  • Se introduce un nuevo criterio más exigente:
    • “Un planeta debe ser por lejos el mayor objeto de su población local”.
    • Si no cumple esa condición, pero es redondo, se le denomina “planetoide”.
  • Junto con los brasileros salimos a juntar firmas en adhesión a nuestra propuesta.
  • Se adhieren con leves cambios varios europeos y americanos.
la distribuci n de masas
La distribución de masas

Nótese el salto entre las masas de los planetas terrestres (rocosos) y los principales asteroides, así como el salto entre los planetas gigantes (gaseosos) y los objetos transneptunianos (helados).

un problema de clasificaci n
Un problema de clasificación

Sistema Solar

Propuesta del EC

Planetas

Cuerpos menores

Clásicos

Enanos

Sistema Solar

Nuestra Propuesta

Planetas

“Planetas

Enanos”

Cuerpos menores

consecuencias
Propuesta del EC

Una categoría de planetas con inicialmente 12 objetos y quizás mas de cien planetas en los próximos años.

Plutón es un planeta

Nuestra Propuesta

8 planetas

Un número creciente de “planetas enanos”.

Plutón no es un planeta

Consecuencias
los tortuosos pasos hasta la resoluci n final
Los tortuosos pasos hasta la resolución final
  • Se dan una serie de reuniones de discusión en la que la propuesta del EC es rechazada y nuestra propuesta logra amplias mayorías.
  • Nos convocan a redactar la nueva propuesta.
  • La nueva propuesta logra amplio consenso en reunión no resolutiva.

Pero aquí no termina la historia …..

la asamblea general del 24 8
La Asamblea General del 24/8
  • Primera resolución: 3 categorías de objetos de acuerdo a la propuesta acordada. Obtiene la cuasi-unanimidad de los votos.
  • Segunda resolución: Intenta introducir una enmienda con la que se volvía al “gran paraguas” del concepto planeta – Sale rechazada por ¼ a ¾.
la resoluci n adoptada por la uai
La Resolución adoptada por la UAI

La UAI resuelve que los planetas y otros objetos de nuestro Sistema Solar, con la excepción de los satélites, son definidos en tres distintas categorías de la siguiente manera:

(1) Un planeta 1 es un cuerpo celeste que (a) está en órbita alrededor del Sol, (b) tiene una masa suficiente para que su autogravedad supere las fuerzas de rigidez del cuerpo, adquiriendo una forma por equilibrio hidrostático (cuasi-redondo), (c) haya limpiado la vecindad entorno de su órbita.

(2) Un “planeta enano“ es un cuerpo celeste que (a) está en órbita alrededor del Sol, (b) tiene una masa suficiente para que su autogravedad supere las fuerzas de rigidez del cuerpo, adquiriendo una forma por equilibrio hidrostático (cuasi-redondo) 2, (c) no haya limpiado la vecindad entorno de su órbita, y (d) no es un satélite.

(3) Todo el resto de los objetos 3, excepto los satélites, que orbitan el Sol deberían ser denominados colectivamente como “Cuerpos Menores del Sistema Solar".

1 Los 8 planetas son: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

2 La UAI establecerá un procedimiento para asignar objetos en la categoría de “planeta enano” u otras categorías.

3 Esta categoría incluye la mayor parte de los asteroides, la mayor parte de los Objetos Trans-Neptunianos (TNOs), cometas, y otros cuerpos pequeños.

3 conceptos equivalentes
3 conceptos equivalentes

Un planeta es:

  • por lejos el mayor objeto en su vecindad
  • es el objeto gravitacionalmente dominante en su zona de influencia
  • ha logrado limpiar de remanentes la vecindad de su órbita

ver Stern & Levison (Highlights …, 2002)

Basri & Brown (AREPS, 2006,34, 193)

Sother (2006, AJ,132:2513)

novedades posteriores
Novedades posteriores
  • Plutón es incorporado en los catálogos de cuerpos menores. Se le asigna el número 134340.
  • A 2003 UB313 se le asigna el nombre Eris (Discordia) y el número 136199.
  • La resolución es adoptada mundialmente, pese al rechazo de un reducido grupo de astrónomos norteamericanos.
qui nes son los enanos del sistema solar

¿Quiénes son los Enanos del Sistema Solar?

con la colaboración de S. Favre

figuras de equilibrio para fluidos incompresibles

Elipsoide triaxial de Jacobi en rotación

Elipsoide oblato de Maclaurin en rotación

Esfera

sin

rotación

Figuras de equilibriopara fluidos incompresibles
y en el caso de cuerpos s lidos
¿Y en el caso de cuerpos sólidos?

La transición entre figuras de equilibrio y aquellas dominadas por la resistencia del material, se da cuando para una altura h sobre la superficie, el esfuerzo de deformación se ve superado por el esfuerzo gravitacional local.

S – resistencia del material ;  - densidad ;g – gravedad superficial ; R – radio del objeto ; G – cte. de la Grav. Universal

Definimos un objeto “redondo” como aquel para el cual h<R/10 , por tanto

el l mite para los rocosos
El límite para los rocosos

Modelo

2 Pallas 570×525×500 km

1 Ceres 975x975×909 km

4 Vesta 578×560×458 km

el sistema plut n caronte
El sistema Plutón-Caronte

Representación de cómo se vería

slide82

Orcus

Sedna

Quaoar

criterios y n mero de planetas enanos
Criterios y número de “planetas enanos”
  • Para objetos rocosos el límite Diámetro > 600 km
  • Para objetos helados el límite Diámetro > 400 km
  • Enano rocoso
    • 1 Ceres
  • Enanos helados
    • 39 candidatos
    • 12 seguros (incluyendo Plutón y Eris)
    • 5 posibles
    • 3 descartados
    • 19 inciertos
conclusiones
Conclusiones
  • 8 planetas, varios “planetas enanos” y millones de cuerpos menores (asteroides y cometas)
  • Menos planetas para recordar pero un Sistema Solar mas rico en categorías de objetos a estudiar.
  • Una definición histórica con repercusiones en el ámbito educativo y cultural.
  • Una lección de democracia.
presentaci n disponible en http www astronomia edu uy charlas

Presentación disponible enhttp://www.astronomia.edu.uy/Charlas