¿Qué vimos en la primera clase? El Universo es muy grande y muy viejo (aprox. 14,000 millones de años). El astrónomo aprovecha el hecho de que la luz y de hecho todas las radiaciones electromagnéticas viajan a velocidad finita (pero muy grande), para estudiar el pasado. El Universo era muy distinto en el pasado remoto a como es ahora (ha evolucionado).

Todas las radiaciones electromagnéticas sé pueden ver como un fenómeno ondulatorio (ondas que tienen longitud de onda y frecuencia y que se mueven a 300,000 kilómetros por segundo). En la actualidad el astrónomo observa al Universo en todas las bandas del espectro electromágnetico. Esta imagen tiene un error,

Todas las radiaciones electromagnéticas sé pueden ver como un fenómeno ondulatorio (ondas que tienen longitud de onda y frecuencia y que se mueven a 300,000 kilómetros por segundo). En la actualidad el astrónomo observa al Universo en todas las bandas del espectro electromágnetico. Esta imagen tiene un error, ¡los rayos cósmicos son partículas!

Telescopios ópticos

Radiotelescopio de un solo plato

Arreglo interferométrico Very Large Array

Radiotelescopio solar en Coeneo, Michoacán

ALMA = Gran Arreglo Milimétrico de Atacama (Chile)

GRANAT-SIGMA

El “Calendario” Cósmico El Universo se originó el 1 de enero a las 00:00 horas. Hoy estamos en el 31 de diciembre a las 24:00 horas. Un “día” equivale a aproximadamente 40 millones de años.

¿Qué tan viejo es el Universo? 1.Primeros átomos neutros 2.Primeras estrellas, cuasares 3. Se forma la Vía Láctea 4.Se forma el Sistema Solar 5.Vida en la Tierra 6.Vida multicelular 7.Vida vertebrada 8.Plantas terrestres Enero 1, 12:11am Enero 19 Marzo Agosto Septiembre Noviembre Diciembre 17 Diciembre 18

¿Qué tan viejo es el Universo? Diciembre 24 Diciembre 29 Diciembre 31, 1:33 pm 11:54 pm 11:59:20 pm 11:59:50 pm 11:59:59 pm 9.Primeros dinosaurios 10.Ultimos dinosaurios 11.Primeros homínidos 12.Primer homo sapiens 13.Se inventa la agricultura 14.Pirámides egipcias 15.Descubrimiento de América

Los Primeros Tres Minutos Es cuando el Universo fue más “sencillo” pues era muy homogéneo y bastaba su temperatura y densidad para describirlo. El libro ¨Los Primeros Tres Minutos” de Steven Weinberg es una magnífica obra de divulgación al respecto.

El lado oscuro del Universo En la actualidad se sabe que en realidad desconocemos de que está hecho mayoritariamente el Universo:

Immediatamente después de la Gran Explosión, la gravedad era lo suficientemente fuerte para desacelerar la expansión. Las observaciones de las supernovas más remotas son de esa época. Una vez que el Universo se hizo menos denso, la energía oscura dominó y ¡ahora la expansión se está acelerando! Esto se ve en observaciones de supernovas relativamente cercanas. ¿Es la velocidad de expansión constante?

El Universo primero se desacelera pero luego se acelera(???)

Vamos a concentrarnos en la formación de estrellas y planetas

A los seres humanos los astros nos parecen inmutables...

...idénticos noche tras noche...

Ixchel, diosa maya de la Luna

Sin embargo, los descubrimientos de la Astronomía moderna nos indican que las estrellas, las galaxias, el Universo como un todo tuvieron un inicio, que cambian con el tiempo (lo que los astrónomos llamamos la evolución), y que tendrán un final...

En el caso de las estrellas, su luz y calor vienen de procesos termonucleares en su centro que poco a poco consumen el combustible disponible...

Las estrellas, entonces, no pueden tener una vida eterna y se deben de haber formado en algún momento en el pasado...

Esta idea de que las estrellas evolucionan se ve corroborada en que entendemos bien a las distintas estrellas que estudiamos como estrellas de distintas edades (jóvenes, maduras, viejas) que se van transformando al envejecer (o evolucionar). Esto equivale a observar a mucha gente en una plaza y concluir que, mas que seres eternos de distintas características, los humanos ahí presentes somos básicamente lo mismo, pero con distintas edades.

¿Dónde y cómo se forman las estrellas?

Via Láctea

La Via Láctea desde arriba

La Vía Láctea, nuestra galaxia

Si este esquema evolutivo es correcto, debemos de poder observar estrellas jóvenes que están en alguna de estas etapas. Por ejemplo, ¿podemos encontrar estrellas tan jóvenes que aún tienen su disco protoplanetario?

Very Large Array

Emisión del polvo en el disco observada a 7 mm con el Very Large Array.

Dibujo artístico de un disco alrededor de una estrella masiva joven (Patel, Curiel, et al. 2005)

Chorro emanando de Cep A HW2

Telescopio Espacial Hubble

“Película” de HH 30 con cuadros tomados cada año (Watson y colaboradores)

Discos, chorros, y México La presencia de excesos infrarrojos producidos por discos fue predicha por Arcadio Poveda y detectada por Eugenio Mendoza en los años 1960s. La presencia de chorros estaba implícita en los llamados objetos Herbig-Haro, descubiertos en los años 1950s.

George Herbig Guillermo Haro

HH 1 HH 2 En la explicación de los objetos Herbig-Haro como ondas de choque producidas por chorros que salen de estrellas jóvenes, tambien participaron de manera importante astrónomos mexicanos...

¿Y después? Después de la etapa de disco protoplanetario, las partes internas del disco comienzan a aglutinarse para formar planetas y se forma un hoyo que crece de adentro hacia fuera.

Simulación de la evolución de un disco protoplanetario

Beta Pictoris

D´Alessio y colaboradores: un disco en el que apenas se comienza a formar el hoyo central.

¿Pero, se han detectado planetas en otras estrellas? Esto consolidaría nuestro esquema evolutivo para las estrellas jóvenes.

Uno podría tratar de detectar señales de otra civilización inteligente…

O bien fotografiar estrellas cercanas en busca de planetas a su alrededor…

Efecto Doppler

HD

Eclipse del planeta

Inclusive pueden ver algunas de las estrellas que tienen planetas en el cielo nocturno…

…si saben donde mirar.

¿Planetas flotando libremente? Resultado muy controversial.

Ya se han descubierto planetas en otras estrellas...

...aunque no son como la Tierra.

¿Hay otros planetas como la Tierra?

Las misiones astronómicas del futuro nos darán la respuesta...

Si la meta es encontrar planetas con evidencia de vida, los descubiertos hasta ahora no son buenos candidatos.

17 Casi todos los descubrimientos son gigantes gaseosos como Júpiter y en la posición incorrecta. The right location in our solar system.

Muchos de ellos tienen órbitas muy elípticas, o están demasiado cerca de su estrella materna. La mayoría de los nuevos planetas están demasiado calientes o demasiado fríos para mantener la vida. ¡Demasiado caliente! ¡Demasiado frío! ¡Justo!

Encontrar otra Tierra no será fácil porque: 1) Los planetas terrestres son pequeños, 2) Están relativamente cerca de su estrella. y

Los planetas descubiertos hasta ahora tienen masas parecidas a las de Júpiter. El diámetro de Júpiter es once veces mayor que el de la Tierra, y tiene más de 300 veces su masa. Esto es lo que estamos buscando Esto es lo que se ha encontrado

19 La búsqueda de planetas tipo terrestre comienza ahora… …desde la superficie de la Tierra y desde el espacio Keck Interferometer Spitzer Space Telescope Terrestrial Planet FinderSpace Interferometry Mission Kepler Large Binocular Telescope Interferometer

Use transit photometry to detect Earth-size planets  Wide field-of-view 0.95-meter (3-foot) diameter telescope  Monitor 100,000 stars (every 15 minutes) for 4 years  Enough precision (20 ppm) to detect transits of Earth-size planets  Launches CCD Modules are the Heart of the Kepler Mission Focal Plane Array CCD Module The Mission

Expected Number of Planetary Discoveries if most Stars have Planets The Mission

Terrestrial Planet Finder (TPF) –Planet within 1 AU of star Detecting light from planets beyond solar system is hard: –Planet is very faint –Parent star is a million to a billion times brighter Like finding a firefly next to a searchlight on a foggy night

Las estrellas son miles de millones de veces más brillantes…

…que los planetas… …que quedan perdidos en el brillo.

…como esta luciérnaga.

The Habitable Zone* for Various Types of Stars 7/98 B Stellar Radii and Planetary Orbital Semi-Major Axis (A.U.) A F G K M Stellar Mass (M Solar System Continuously Habitable Zone. *The Habitable Zone is the range of distances from a star at which water can remain liquid on the surface of an orbiting planet

¿Cómo sabemos si un planeta tiene vida? Busquemos oxígeno Busquemos agua líquida Analicemos la luz reflejada del planeta para ver si tiene una atmósfera Busquemos signos de actividad biológica (metano) y eliminemos las otras explicaciones. 17

Indicadores Atmosféricos de Vida Los modelos de química atmosférica pueden ayudar a identificar desequilibrios químicos asociados con la vida. Los modelos de transporte radiativo pueden ayudar a indicar cuales desequilibrios son detectables. Tim Lenton, Centre for Ecology and Hydrology

Disco de polvo de Fomalhaut/ David Hardy La Evolución Cósmica y la Ecuación de Drake N = R * * f p * n e * f l * f i * f c * L Astronómico R * = tasa de formación de estrellas de tipo solar (~2 al año) f p = fracción de estas estrellas con planetas (~1/2) n e = número de planetas terrestres en la Zona Habitable (?) BiológicoCultural f l = fracción de estos planetas en los que la vida se desarrolla (??) f i = fracción de estos planetas en los que la inteligencia emerge f c = fracción de estas especies inteligentes que pueden (o sea, que cuentan con radiotelescopios) y desean comunicarse L = Tiempo promedio (en años) de vida de una civilización que busca comunicarse