NASA/ JPL-Caltech

Los sistemas estelares dobles cerrados, podrían no ser los mejores lugares para que surja la vida, de acuerdo con un nuevo estudio usando datos del telescopio espacial Spitzer, de la NASA. El observatorio infrarrojo detectó una sorprendente cantidad de polvo alrededor de tres pares de estrellas maduras con órbitas muy cerradas. ¿De dónde proviene el polvo? Los astrónomos dicen que podría ser consecuencia de tremendas colisiones planetarias.

“Esto es ciencia-ficción en el mundo real”, dice Jeremy Drake del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsoniano (CfA), en Cambridge, Massachussetts. “Nuestros datos nos dicen que los planetas de estos sistemas podrían no ser tan afortunados: las colisiones podrían ser comunes. Teóricamente es posible que haya planetas habitables alrededor de este tipo de estrellas, por lo que si se hubiese desarrollado algún tipo de vida allí, podría estar condenada”.

Drake es el investigador principal de la investigación, publicada en la edición del 19 de agosto de 2010 de Astrophysical Journal Letters.

La clase particular de binarias, o estrellas dobles, del estudio trata sobre aquellas tan próximas cuanto puedan estar. Por ejemplo, las RS Canum Venaticorums o RS CVns, para abreviar, están separadas sólo unos 3,2 millones de kilómetros, o 1/50 de la distancia de la Tierra al Sol. Los pares de estrellas orbitan alrededor de un centro común en pocos días, mirándose entre sí con la misma porción de su superficie, como si giraran perpetuamente anudadas.

Estas estrellas tan unidas son similares al Sol en tamaño y, probablemente, tienen entre 1000 millones y unos pocos miles de millones de años. Pero estas estrellas giran mucho más rápido y, como resultado, tienen poderosos campos magnéticos y gigantescas manchas oscuras. La actividad magnética genera intensos vientos estelares – versiones huracanadas del viento solar – que frenan las estrellas, atrayendo a los dúos de twirling, con el tiempo. Y aquí es donde empezaría el caos planetario.

A medida que la distancia entre las estrellas se va estrechando, su influencia gravitatoria cambia y esto podría provocar perturbaciones en los cuerpos planetarios que orbitan ambas estrellas. Los cometas y planetas que pueden existir en los sistemas, empezarían a empujarse y chocar entre sí, a veces en potentes colisiones. Esto incluye a planetas que podrían estar teóricamente orbitando en la zona habitable de las estrellas dobles, una región donde las temperaturas permitirían que existiera el agua líquida. Aunque no se han descubierto planetas habitables alrededor de ninguna otra estrella que no sea el  Sol, actualmente se sabe que los sistemas estelares dobles cerrados albergan planetas; por ejemplo, un sistema que no estaba en el estudio, conocido como HW Vir, tiene dos planetas gigantes gaseosos.

“Este tipo de sistemas describen las últimas etapas de la vida de los sistemas planetarios”, dice Marc Kuchner, coautor que trabaja en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard, de la NASA, en Greenbelt, Maryland. “Y su futuro es complejo y violento”.

Spitzer observó el brillo infrarrojo de discos de polvo caliente, aproximadamente a la temperatura de la lava fundida, alrededor de tres de tales sistemas binarios cerrados. Uno de los sistemas se marcó originalmente como sospechoso de tener exceso de luz infrarroja, en 1983, por el satélite astronómico infrarrojo IRAS. Además, los investigadores que usan Spitzer encontraron recientemente un disco templado de restos alrededor de otra estrella que resultó ser un sistema binario cerrado.

El equipo dice que el polvo normalmente debería haberse disipado y escapado de las estrellas para esta etapa madura de sus vidas. Ellos concluyen que algo – muy probablemente colisiones planetarias – debe por tanto haber arrojado polvo fresco. Además, debido a que los discos de polvo se han encontrado ya alrededor de cuatro sistemas binarios más viejos, los científicos saben que las observaciones no son una casualidad estadística. Es muy probable que esté teniendo lugar algo caótico.

Si existe cualquier forma de vida en estos sistemas estelares, y pueden mirar al cielo, tendrían una sobrecogedora visión. Marco Matranga, primer autor del artículo, del CfA y ahora astrónomo visitante en el Observatorio Astronómico de Palermo en Sicilia, dijo: “Los cielos deben tener dos enormes soles, como los que hay sobre el planeta Tatooine en La Guerra de las Galaxias”.

Otros autores incluyen a V.L. Kashyap del CfA y Massimo Marengo de la Universidad del Estado de Iowa, en Ames.

Las observaciones de Spitzer fueron realizadas antes que perdiera su líquido refrigerante en mayo de 2009, comenzando oficialmente su misión tibia.

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http://www.cfa.harvard.edu/

University of Copenhagen

La Tierra y la Luna se habrían creado como resultado de una colisión gigante entre dos planetas del tamaño de Marte y Venus. Hasta ahora se pensaba que esto había sucedido cuando el Sistema Solar tenía unos 30 millones de años, hace aproximadamente 4537 millones. Pero una nueva investigación del Instituto Niels Bohr, de Copenhagen, Dinamarca, demuestra que la Tierra y la Luna deben haberse formado mucho después, tal vez 150 millones de años después de la formación del Sistema Solar. Los resultados de la investigación se publican en la revista científica Earth and Planetary Science Letters.

“Hemos determinado las edades de la Tierra y la Luna usando isótopos del tungsteno, que pueden revelar si los núcleos de hierro y sus superficies rocosas se han mezclado durante las colisiones”, explica Tais W. Dahl, que realizó la investigación como proyecto de tesis en geofísica, en el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhagen, en colaboración con el profesor David J. Stevenson del Instituto de Tecnología de California, Caltech.

Colisiones turbulentas

Los planetas del Sistema Solar se crearon mediante colisiones entre pequeños planetas enanos que orbitaban al recién nacido Sol. La Tierra y la Luna son el resultado de una gigantesca colisión entre dos planetas del tamaño de Venus y Marte. Ambos planetas colisionaron en una época en la que los dos tenían un núcleo de metal (hierro) y rodeado por un manto de silicatos (roca). Pero, ¿cuándo y cómo sucedió? La colisión tuvo lugar en menos de 24 horas y la temperatura de la Tierra era tan alta (7000 C), que tanto la roca como el metal se fundieron en la colisión turbulenta. Pero, ¿la masa de roca y la de hierro se mezclaron entre sí?

Hasta hace poco se pensaba que la roca y el hierro se mezclaron completamente durante la formación del planeta y, por lo tanto, la conclusión era que la Luna se formó cuando el Sistema Solar tenía unos 30 millones de años, hace aproximadamente 4537 millones. Pero la nueva investigación muestra algo totalmente diferente.

Datando los elementos radioactivos

Las edades de la Tierra y de la Luna puede datarse examinando la presencia de ciertos elementos en el manto de la Tierra. El hafnio-182 es una sustancia radioactiva, la cual decae y se convierte en el isótopo tungsteno-182. Los dos elementos tienen propiedades químicas notablemente diferentes y aunque los isótopos del tungsteno prefieren unirse al metal, los del hafnio prefieren unirse a los silicatos, es decir, las rocas.

Se necesitan de 50 a 60 millones de años para que todo el hafnio decaiga y se convierta en tungsteno, y durante la colisión que formó a la Luna, todo el metal cayó hacia el núcleo de la Tierra. Pero, ¿fue todo el tungsteno al núcleo?

“Hemos estudiado hasta qué punto el metal y la roca se mezclaron durante las colisiones que formaron el planeta. Usando cálculos de modelos dinámicos de la mezcla turbulenta de la roca líquida y las masas de hierro, hemos encontrado que los isótopos del tungsteno de la formación inicial de la Tierra permanecen en el manto rocoso”, explica Tais W. Dahl.

El nuevo estudio implica que la colisión que formó a la Luna tuvo lugar después que todo el hafnio había decaído por completo en tungsteno.

“Nuestros resultados demuestran que el núcleo de metal y la roca son incapaces de emulsionarse en estas colisiones entre planetas que son mayores a 10 kilómetros de diámetro y, por lo tanto que la mayor parte del núcleo de hierro de la Tierra (80 a 99 %) no eliminó el tungsteno del material rocoso del manto durante la formación”, señala Tais W. Dahl.

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M. Hernán Obispo

La Dra. María Cruz Gálvez-Ortiz y el Dr. John Barnes, astrónomos de la Universidad de Hertfordshire, son parte de una colaboración internacional que ha descubierto el planeta extrasolar más joven alrededor de una estrella de tipo solar, conocido como BD+20 1790b.

El planeta gigante, con seis veces la masa de Júpiter, tiene sólo 35 millones de años. Orbita una joven estrella central activa a una distancia más cercana de la que Mercurio orbita al Sol. Normalmente se excluye a las estrellas jóvenes de las búsquedas de planetas debido a que tienen intensos campos magnéticos que generan una cantidad de fenómenos conocidos colectivamente como actividad estelar, incluyendo destellos y manchas. Esta actividad puede imitar la presencia de una compañera y, por lo tanto, puede dificultar en forma extrema la separación  de las señales del planeta de las de la actividad.

La Dra. María Cruz Gálvez-Ortiz, describiendo cómo se descubrió el planeta, dijo: “El planeta se detectó mediante la búsqueda de muy pequeñas variaciones en la velocidad de la estrella anfitriona, causadas por el tirón gravitatorio del planeta a medida que recorre su órbita – técnica conocida como “técnica del bamboleo Doppler”. Superar la interferencia provocada por la actividad fue un gran desafío para el equipo, pero con suficientes datos procedentes de un conjunto de grandes telescopios, se reveló la firma del planeta”.

Actualmente hay una severa falta de conocimiento acerca de las primeras etapas de la evolución planetaria. La mayor parte de los relevamientos de búsqueda de planetas tienden a tener como objetivo estrellas mucho más viejas, con edades que exceden los mil millones de años. Anteriormente sólo se conocía un planeta joven, con una edad de 100 millones de años. No obstante, con sólo 35 millones de años, BD+20 1790b es aproximadamente tres veces más joven. La detección de planetas jóvenes permitirá probar los escenarios de formación e investigar las primeras etapas de la evolución planetaria.

BD+20 1790b se descubrió usando observaciones realizadas con diferentes telescopios, incluyendo el Observatorio de Calar Alto (Almería, España) y al Observatorio de Roque de los Muchachos (La Palma, España), durante los últimos cinco años. El equipo del descubrimiento es una colaboración internacional que incluye a: M.M. Hernán Obispo, E. De Castro y M. Cornide (Universidad Complutense de Madrid, España), M.C. Gálvez-Ortiz y J.R. Barnes, (Universidad de Hertfordshire, Reino Unido), G. Anglada-Escudé (Institución Carnegie de Washington, Estados Unidos) y S.R. Kane (Instituto de Exoplanetas de la NASA en Caltech, Estados Unidos). El descubrimiento se ha publicado recientemente en la revista Astronomy & Astrophysics.

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http://www.alphagalileo.org/

Southwest Research Institute

Diferencias en el número y en la velocidad de los impactos cometarios sobre los grandes satélites naturales de Júpiter, Ganímedes y Calixto, hace unos 3800 millones de años, pueden explicar sus superficies y condiciones internas enormemente diferentes, de acuerdo a una investigación de científicos del Instituto de Investigación del Sudoeste (SwRI) que aparece en la edición online de Nature Geoscience del 24 de enero de 2010.

Ganímedes y Calisto son similares en tamaño y están hechos de una mezcla similar de hielo y roca, pero los datos de las naves Galileo y Voyager muestran que lucen diferentes en la superficie y en su interior. Una explicación concluyente para esas diferencias entre Ganímedes y Calisto ha eludido a los científicos desde los encuentros de las Voyager con Júpiter, hace 30 años.

El Dr. Amy Barr y el Dr. Robin M. Canup de la Dirección de Ciencias Planetarias del SwRI crearon un modelo de derretimiento por impactos cometarios y formación del núcleo rocoso para mostrar que los caminos evolutivos de Ganímedes y Calixto divergieron hace alrededor de 3800 millones de años, durante el llamado Último Gran Bombardeo, la fase en la historia lunar dominada por grandes eventos de impacto.

“Los impactos, durante este período, derritieron a Ganímedes tan profundo que el calor no pudo ser removido rápidamente. Toda la roca de Ganímedes se hundió hasta su centro de la misma manera que los trocitos de chocolate se hunden hasta el fondo al derretirse una crema helada”, dice Barr. “Calixto recibió menos impactos y a velocidades más bajas y evitando el completo derretimiento”.

En el modelo de Barr y Canup, la fuerte gravedad de Júpiter focalizó los impactos cometarios sobre Ganímedes y Calixto. Cada impacto sobre la superficie de roca y hielo de Ganímedes y Calixto creó una piscina de agua líquida, provocando que la roca se disolviera y se hundiera hasta el centro del satélite natural. Ganímedes está más cerca de Júpiter y por eso está dos veces más golpeado por impactos helados que Calixto, y los impactos que golpearon a Ganímedes tienen una velocidad promedio más alta. El modelo de Barr y Canup muestra que la formación del núcleo comenzó durante el último gran bombardeo que lo convirtió en algo energéticamente nutritivo en Ganímedes pero no en Calixto.

El estudio arroja nueva luz a la “dicotomía Ganímedes – Calixto”, un clásico problema de la planetología comparativa, un campo de estudio que busca explicar por qué algunos objetos del Sistema Solar, con similares características, tienen apariencias radicalmente diferentes. En particular, el estudio relaciona la evolución de los satélites naturales de Júpiter hacia  la migración orbital de planetas exteriores con la historia de bombardeos de la Luna.

“Igual que la Tierra y Venus, Ganímedes y Calixto son gemelos, y entender cómo nacieron de la misma forma y crecieron tan diferentes es de tremendo interés para los científicos planetarios”, explica Barr. “Nuestro estudio muestra que Ganímedes y Calixto registran las huellas de la evolución temprana del Sistema Solar, lo cual entusiasma mucho y no totalmente esperado”.

El programa de Geología y Geofísica Planetaria de la NASA financió esta investigación. El artículo, Origin of the Ganymede-Callisto dichotomy by impacts during the late heavy bombardment por Barr y Canup, aparece en la edición online de Nature Geoscience del 24 de enero de 2010.

Más información en:

http://www.swri.org/

David A. Aguilar, CfA

La mayoría de las búsquedas de planetas alrededor de otras estrellas, también conocidos como exoplanetas, se centran en estrellas similares al Sol. Esas búsquedas se han mostrado exitosas, dando como resultado más de 400 mundos alienígenos. No obstante, las estrellas similares al Sol no son los únicos hogares potenciales para los planetas. Una nueva investigación de astrónomos del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsoniano (CfA) y del Observatorio Nacional de Astronomía Óptica (NOAO) confirma que la formación de planetas es un subproducto natural de la formación estelar, incluso alrededor de estrellas muchos más masivas que el Sol.

“Vemos evidencias de formación planetaria en cámara rápida”, dijo Xavier Koenig del CfA, que presentó la investigación en una conferencia de prensa en la reunión 215 de la Sociedad Astronómica Americana (AAS), en Washington, DC.

Koenig y sus colegas examinaron la región de formación estelar conocida como W5, la cual está a aproximadamente 6500 años luz de distancia, en la constelación de Cassiopeia. Usaron el telescopio espacial Spitzer, de la NASA, y el estudio de todo el cielo basado en la Tierra en dos micrones 2MASS, para buscar evidencia en el infrarrojo de discos polvorientos de formación planetaria. Su objetivo fue observar más de 500 estrellas de tipo A y B, las cuales tienen entre 2 y 15 veces la masa del Sol. Sirio y Vega, no incluidas en el estudio, son dos estrellas de tipo A fácilmente visibles para cualquier observador aficionado.

El equipo encontró que aproximadamente una décima parte de las estrellas examinadas parece tener discos de polvo. De esas, 15 mostraron signos de limpieza central, lo que sugiere que planetas del tamaño de Júpiter, recién nacidos, están absorbiendo material.

“La gravedad de un objeto del tamaño de Júpiter podría limpiar fácilmente el disco interior hasta un radio de 10 a 20 UA, que es lo que vemos”, dijo Lori Allen de NOAO.

La formación de planetas alrededor de estrellas de tipo A y B es una batalla entre fuerzas opuestas. Por una parte, los discos de las estrellas tienden a ser más masivos y contienen más materia prima para construir planetas. Por otra parte, la feroz radiación estelar y los vientos intentan destruir rápidamente los discos.

Las estrellas de W5 tienen apenas entre dos y cinco millones de años de edad, aunque la mayor parte ya ha perdido la materia prima necesaria para formar planetas. Esto indica que, al menos para las estrellas de tipo A y B, o los planetas se forman rápidamente o nunca podrán formarse.

Las posibilidades de hipotética vida alienígena son desalentadoras. La zona habitable, o región donde puede existir el agua líquida en una superficie rocosa, está a una mayor distancia de la estrella en las estrellas de tipo A y B que para las estrellas similares al Sol, debido a su mayor luminosidad. No obstante, esta luminosidad paga el precio con un corto tiempo de vida. Las estrellas A y B viven apenas entre 10 y 500 millones de años, antes de agotar su combustible.

La vida existe en la Tierra desde hace 3500 millones de años en sus formas más simples, antes que la explosión del Cámbrico llevara a la diversidad en las formas de vida que vemos hoy. Los planetas de W5 alrededor de estas estrellas más masivas no tendrían esa oportunidad.

“Estas estrellas no son buenos objetivos para la búsqueda de seres extraterrestres”, dijo Koenig, “pero nos dan una excelente nueva forma de lograr una mejor comprensión de la formación de planetas”.

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NASA/ JPL - Caltech

Astrónomos han sido testigos de un extraño comportamiento alrededor de una estrella joven. Algo, tal vez otra estrella o un planeta, parece estar empujando un aglutinamiento de material formador de planetas. Las observaciones, realizadas por el telescopio espacial Spitzer, de la NASA, ofrecen una rara mirada a las etapas tempranas de la formación planetaria.

Los planetas se forman en discos arremolinados de gas y polvo. Spitzer observó luz infrarroja proveniente de tal disco alrededor de una joven estrella, llamada LRLL 31, por un lapso de cinco meses. Para sorpresa de los astrónomos, la luz variaba en forma inesperada, en tan poco tiempo como una semana. Los planetas tardan millones de años en formarse, por lo que es raro ver algún cambio en las escalas de tiempo que los humanos podemos percibir.

Una posible explicación es que un compañero cercano a la estrella – tanto una estrella como un planeta en formación – podría estar empujando material formador de planetas, causando que su espesor varíe a medida que gira alrededor de la estrella.

“No sabemos si se han formado planetas o se formarán, pero hemos adquirido un mejor entendimiento de las propiedades y dinámicas del polvo fino que podría convertirse en o formar un planeta”, dijo James Muzerolle, del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial, STScI, en Baltimore, Maryland. Muzerolle es el autor principal de un artículo aceptado para su publicación en Astrophysical Journal Letters. “Ésta es una visión única, en tiempo real, dentro del extenso proceso de formación de planetas”.

Una de las teorías de formación planetaria sugiere que los planetas comienzan como granos de polvo arremolinándose alrededor de una estrella en un disco. Ellos, lentamente, aumentan su tamaño, reuniendo más y más masa como una bola de nieve. A medida que los planetas se hacen más y más grandes, cavan huecos en el polvo, hasta que toman forma los llamados discos en transición, con un agujero en forma de rosquilla en su centro. Con el tiempo, este disco desaparece y emerge un nuevo tipo de disco, formado por restos de colisiones entre planetas, asteroides y cometas. Por último, se forma un sistema planetario maduro como el nuestro.

Antes que Spitzer fuera lanzado, en 2003, sólo se conocían algunos discos en transición con huecos o agujeros. Con la visión infrarroja mejorada de Spitzer, ahora se han encontrado docenas. El telescopio espacial detectó el brillo cálido de los discos e, indirectamente, trazó sus estructuras.

Muzerolle y su equipo comenzaron a estudiar una familia de jóvenes estrellas, la mayoría con discos en transición conocidos. Las estrellas tienen de dos a tres millones de años y están a alrededor de 1000 años luz, en la región de formación estelar IC 348, en la constelación de Perseo. Algunas de las estrellas mostraron sorprendentes indicios de variaciones. Los astrónomos investigaron una, LRLL 31, estudiando a la estrella durante cinco meses con los tres instrumentos de Spitzer.

Las observaciones mostraron que la luz de la región interior de los discos estelares cambian en pocas semanas y, en algunos casos, en una semana. “Los discos en transición son bastante raros, por lo que ver uno con este tipo de variabilidad realmente entusiasma”, dijo el coautor Kevin Flaherty, de la Universidad de Arizona, Tucson.

La intensidad y la longitud de onda de la luz infrarroja variaron todo el tiempo. Por ejemplo, cuando la cantidad de luz vista en las  longitudes de onda más cortas aumentó, el brillo en las longitudes de onda más largas disminuyó, y viceversa.

Muzerolle y su equipo dicen que un compañero de la estrella, circulando en un hueco del disco del sistema, podría explicar los datos. “Un compañero en el hueco del disco casi en forma de canto cambiaría periódicamente la altura del borde del disco interior, a medida que gira alrededor de la estrella: un borde más alto emitiría más luz en longitudes de onda más cortas porque es más grande y caliente pero, al mismo tiempo, el alto borde oscurecería el material frío del disco exterior, causando una disminución en la luz de longitud de onda más larga. Un borde bajo haría lo opuesto. Es exactamente lo que observamos en nuestros datos”, dijo Elise Furlan, coautora perteneciente al Laboratorio de Propulsión a Reacción, JPL, de la NASA, en Pasadena, California.

El compañero debería estar cerca, ya que el movimiento del material alrededor es muy rápido, a cerca de un décimo de la distancia entre la Tierra y el Sol.

Los astrónomos planean realizar un seguimiento con telescopios terrestres para ver si un compañero está tironeando a la estrella lo suficiente como para ser percibido. Spitzer, además, observará el sistema otra vez en su misión “tibia” para ver si los cambios son periódicos, como se esperaría de un compañero en órbita. Spitzer agotó su refrigerante en mayo de este año, y está operando a una temperatura más cálida con dos canales infrarrojos aún en funcionamiento.

“Para los astrónomos, observar algo en tiempo real es excitante,” dijo Muzerolle. “Parecemos biólogos observando células en crecimiento en placas de Petri, sólo que nuestro espécimen está a años luz de distancia”.

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http://www.jpl.nasa.gov/