Temario Historia del Descubrimiento de los Planetas Historia del Descubrimiento de los Planetas Origen y Evolución del Sistema Solar Origen y Evolución.

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2 Temario Historia del Descubrimiento de los Planetas Historia del Descubrimiento de los Planetas Origen y Evolución del Sistema Solar Origen y Evolución del Sistema Solar La Definición de Planeta adoptada por la UAI La Definición de Planeta adoptada por la UAI ¿Quiénes son los Enanos del Sistema Solar? ¿Quiénes son los Enanos del Sistema Solar?

3 Historia del Descubrimiento de los Planetas

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8 ¿Confirmación de “ley” de Titius-Bode? El planeta faltante

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17 Panorama del Sistema Solar a finales de los ’80s ¿Quién integra el Sistema Solar? Sol: 99.85 % de la masa Sol: 99.85 % de la masa Planetas: 0.14 % (Júpiter 0.1%) Planetas: terrestres gigantes o jovianos Planetas: 0.14 % (Júpiter 0.1%) Planetas: terrestres gigantes o jovianos Satélites de los planetas: regulares irregulares Satélites de los planetas: regulares irregulares Pequeños cuerpos: asteroides cometas Pequeños cuerpos: asteroides cometas Polvo interplanetario Polvo interplanetario Gas interplanetario o viento solar Gas interplanetario o viento solar

18 El Sistema Solar hasta el 2006

19 Algunos datos de los planetas

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21 Los tamaños relativos

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25 Panorama del Sistema Solar exterior en el presente (~ 1000 TNOs)

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28 Los límites del Sistema Solar

29 Origen y Evolución del Sistema Solar

30 Características Generales Movimiento controlado por gravedad 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. 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 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 Satélites que en su mayoría rotan en la misma dirección que sus planetas Sol concentra la masa del sistema Sol concentra la masa del sistema Júpiter concentra la masa de los planetas Júpiter concentra la masa de los planetas Clasificación de planetas en terrestres – rocosos - interiores Clasificación de planetas en terrestres – rocosos - interiores jovianos - gaseosos - exteriores Características particulares de asteroides y cometas. Características particulares de asteroides y cometas. Los meteoritos mas viejos tienen una edad de ~4500 millones de años Los meteoritos mas viejos tienen una edad de ~4500 millones de años

31 ¿Cómo nacen las estrellas? Por el colapso de una porción de una nube interestelar. 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?) ¿Por qué colapsa? Gravedad vs. energía cinética (SN?, ondas de presión de estrellas O – B?) E g = - f. GM 2 / R, para densidades uniformes f=3/5, si hay cierto grado de concentración f=1 E g = - f. GM 2 / 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 Suponiendo N partículas que forman la nube con m la masa molecular media M = N.m E k (energía cinética) = 3/2 N.k.T = 3/2. M/m. k.T E k (energía cinética) = 3/2 N.k.T = 3/2. M/m. k.T Para el colapso gravitacional E g > E k (condición de colapso) Para el colapso gravitacional E g > E k (condición de colapso) Si introducimos el concepto de densidad media (  ) Si introducimos el concepto de densidad media (  ) M= 4/3. π. R 3. ρ Imponiendo la condición de colapso ρ =3/(4. π.M 2 ). (3.k.T / 2.G.m) 3 ρ =3/(4. π.M 2 ). (3.k.T / 2.G.m) 3 (densidad crítica de Jeans, se puede despejar la masa)

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36 Discos protoplanetarios

37 Discos

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39 Formación planetaria Mecanismo: acreción Mecanismo: acreción Tres etapas: 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.

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41 Formación planetaria (continuación) ¿Los planetas gigantes se formaron por el mismo proceso? ¿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 Muchos de los satélites regulares constituyen en su formación sistemas solares en miniatura a partir del gas que rodeaba os planetas exteriores

42 ¿Cómo influyó la temperatura?

43 Los planetas gigantes Dependiendo de la temperatura se formaron diferentes materiales que luego serían los que constituirían los planetas: 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 la distancia de Mercurio solamente se formaron granos metálicos A 1 UA ya se puede considerar granos rocosos, silicatos A 1 UA ya se puede considerar granos rocosos, silicatos Entre 4 y 5 UA se congela el agua: ‘Línea de nieve’ 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. 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?) De acuerdo al modelo estándar los planetas gigantes se forman lejos de la estrella (¿y en otros sistemas planetarios?)

44 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. 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. 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. 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!!! Limpieza de remanentes!!!

45 Los planetesimales perturbados por Júpiter penetraron la zona de los asteroides produciendo perturbaciones e incluso colisiones con los asteroides. Los planetesimales perturbados por Júpiter penetraron la zona de los asteroides produciendo perturbaciones e incluso colisiones con los asteroides.

46 La limpieza de remanentes El bombardeo tardío hace 4 mil millones de años

47 La Luna es un buen indicador de la tasa de impactos en la Tierra a lo largo del tiempo por la ausencia de atmósfera. 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: Fuentes de proyectiles: restos de acreción (R) restos de acreción (R) limpieza de remanentes (-3800 Myr) (¿La Luna y la vida?) limpieza de remanentes (-3800 Myr) (¿La Luna y la vida?) cinturón de asteroides (interno) (R) cinturón de asteroides (interno) (R) cinturón de asteroides (externo) (H) cinturón de asteroides (externo) (H) Región Júpiter - Urano (Barrera Júpiter-Saturno) (H) Región Júpiter - Urano (Barrera Júpiter-Saturno) (H) Cinturón transneptuniano - Nube de Oort (H) Cinturón transneptuniano - Nube de Oort (H)

48 Tres etapas de la formación Planetesimales – objetos de hasta unos ~100 km de diámetro de formas irregulares 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 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 Proto-planetas y planetas – lograron limpiar los remanentes de la formación en su zona de influencia gravitacional

49 Crónica de una “muerte” anunciada ¿Que pasó en la UAI?

50 ¿Es Pluto un planeta?

51 Lo previo a Praga El porqué: El porqué: ¿Se descubrió el décimo planeta X? ¿Se descubrió el décimo planeta X? ¿Es Plutón un planeta? ¿Es Plutón un planeta? ¿Son planetas lo que se descubre entorno a otras estrellas? ¿Son planetas lo que se descubre entorno a otras estrellas? Comité cerrado de especialistas discute durante dos años sin llegar a acuerdo. 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. El Comité Ejecutivo crea una Comisión que elabora una propuesta, la que luego es avalada por el CE y propuesta a la Asamblea.

52 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. 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 Resumen: Que sean redondos Complicada discusión en el caso de sistemas binarios (Plutón-Caronte, Tierra-Luna) Complicada discusión en el caso de sistemas binarios (Plutón-Caronte, Tierra-Luna)

53 El Sistema Solar de los ≥12 planetas

54 Los nuevos planetas según la propuesta

55 ¿Cuál era el límite inferior? Los satélites helados

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58 Mimas – Satélite de Saturno (D~400 km)

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61 Grandes objetos del cinturón de asteroides y TNOs

62 Buscando consensos hacia una propuesta alternativa (17-18/8) Escribo una propuesta alternativa que discuto con Julio Fernández. Escribo una propuesta alternativa que discuto con Julio Fernández. Se introduce un nuevo criterio más exigente: Se introduce un nuevo criterio más exigente: “Un planeta debe ser por lejos el mayor objeto de su población local”. “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”. 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. Junto con los brasileros salimos a juntar firmas en adhesión a nuestra propuesta. Se adhieren con leves cambios varios europeos y americanos. Se adhieren con leves cambios varios europeos y americanos.

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65 Consecuencias Propuesta del EC Una categoría de planetas con inicialmente 12 objetos y quizás mas de cien planetas en los próximos años. Una categoría de planetas con inicialmente 12 objetos y quizás mas de cien planetas en los próximos años. Plutón es un planeta Plutón es un planeta Nuestra Propuesta 8 planetas 8 planetas Un número creciente de “planetas enanos”. Un número creciente de “planetas enanos”. Plutón no es un planeta Plutón no es un planeta

66 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. 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. Nos convocan a redactar la nueva propuesta. La nueva propuesta logra amplio consenso en reunión no resolutiva. La nueva propuesta logra amplio consenso en reunión no resolutiva. Pero aquí no termina la historia …..

67 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. 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. Segunda resolución: Intenta introducir una enmienda con la que se volvía al “gran paraguas” del concepto planeta – Sale rechazada por ¼ a ¾.

68 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.

69 3 conceptos equivalentes Un planeta es: por lejos el mayor objeto en su vecindad por lejos el mayor objeto en su vecindad es el objeto gravitacionalmente dominante en su zona de influencia es el objeto gravitacionalmente dominante en su zona de influencia ha logrado limpiar de remanentes la vecindad de su órbita 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)

70 El Sistema Solar a partir del 2006

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72 Novedades posteriores Plutón es incorporado en los catálogos de cuerpos menores. Se le asigna el número 134340. 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. 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. La resolución es adoptada mundialmente, pese al rechazo de un reducido grupo de astrónomos norteamericanos.

73 ¿Quiénes son los Enanos del Sistema Solar? con la colaboración de S. Favre

74 ¿Qué nos dice la teoría?

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76 ¿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

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78 ¿Qué nos dice la observación?

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81 La curva de luz de un elipsoide triaxial

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85 Criterios y número de “planetas enanos” Para objetos rocosos el límite Diámetro > 600 km Para objetos rocosos el límite Diámetro > 600 km Para objetos helados el límite Diámetro > 400 km Para objetos helados el límite Diámetro > 400 km Enano rocoso Enano rocoso  1 Ceres Enanos helados Enanos helados  39 candidatos  12 seguros (incluyendo Plutón y Eris)  5 posibles  3 descartados  19 inciertos

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88 Lista de “Planetas Enanos”

89 Conclusiones 8 planetas, varios “planetas enanos” y millones de cuerpos menores (asteroides y cometas) 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. 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 definición histórica con repercusiones en el ámbito educativo y cultural. Una lección de democracia. Una lección de democracia.

90 Presentación disponible en http://www.astronomia.edu.uy/Charlas