UNA ESTRELLA ANCIANA HABRÍA ORIGINADO EL SISTEMA SOLAR

El origen de algunos de los elementos radioactivos encontrados en los meteoritos, que datan de la época de formación del Sistema Solar, pudo proceder de una estrella de seis masas solares atravesando la última fase de su vida a su paso por la vecindad solar.

(9 de Marzo, 2010 - Publicado el 18 Junio 2009 por IGC.ES) La incógnita sobre el origen de los componentes radioactivos hallados en los meteoritos más primitivos, aquellos que se remontan a la formación de nuestro Sistema Solar, parece tener una nueva respuesta. Un grupo internacional de astrofísicos, liderado por investigadores españoles, ha llegado a la conclusión de que esos isótopos radioactivos podrían proceder de una antigua estrella del tamaño de seis masas solares en los últimos momentos de su vida. Estos elementos podrían haber desempeñado un papel esencial en la evolución de los primeros bloques constitutivos de los planetas rocosos que forman el Sistema Solar.

Desde su descubrimiento en los años sesenta del siglo pasado, el origen de los elementos radioactivos que se incorporaron a los primeros materiales sólidos que formaron los meteoritos ha sido un tema muy debatido por los astrónomos. Los meteoritos más primitivos han preservado en su interior esos materiales primigenios dado que proceden de asteroides pequeños que nunca llegaron a convertirse en planetas. Son, por lo tanto, el único registro tangible del origen del Sistema Solar.

Hasta la fecha, se había pensado que esos núcleos radioactivos, especialmente el aluminio (26Al) y el hierro (60Fe), podrían proceder de una supernova cercana que habría dispersado estos elementos en el momento de su explosión, aunque esta teoría no parecía ajustarse totalmente a las observaciones realizadas. Según Josep M. Trigo, investigador del CSIC y del Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña, “este nuevo estudio proporciona el primer modelo astrofísico que reproduce las abundancias de estos elementos en los primeros meteoritos, llamados condritas, sin necesidad de invocar la presencia de una supernova en la vecindad solar, en los momentos iniciales de la formación del Sistema Solar”.

En su lugar, los resultados obtenidos por el nuevo estudio sugieren que una vieja estrella cercana equivalente a seis soles, mucho menos energética y masiva que una supernova, pudo bastar para proporcionar los principales núcleos radioactivos retenidos en los meteoritos primitivos. “Gracias a este trabajo se ha comprobado que la proporción de isótopos radioactivos estimados en nuestros modelos de una estrella de seis masas solares coincide a la medida en los meteoritos primitivos”, señala Aníbal García Hernández, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC).

Formación planetaria

En general, las estrellas mayores que el Sol conforme envejecen queman en su interior elementos cada vez más pesados, desde el hidrógeno hasta el hierro. En este proceso las estrellas aumentan su tamaño y algunas llegan a convertirse en gigantes rojas (estrellas en la rama asintótica de las gigantes o AGB de sus siglas en inglés), mientras que otras, las más masivas, por encima de 8 veces la masa del Sol, acabarían sus vidas explotando como supernovas. Ambos tipos de estrellas se hacen inestables al final de sus días, hasta que, en sus últimos latidos, expulsan al espacio las capas más externas de su atmósfera. Estos residuos son los ladrillos a partir de los cuales se construyen nuevas generaciones de estrellas y planetas.

Según el estudio, los elementos radioactivos sintetizados en el interior de estrellas gigantes rojas cercanas, con masas aproximadamente seis veces mayor que la del Sol, habrían participado enriqueciendo la nebulosa a partir de la cual se formó el Sistema Solar sin necesidad de la contribución de estrellas más masivas, que habrían producido supernovas, como hasta ahora se suponía. La desintegración de esos isótopos en el interior de los primeros cuerpos o protoplanetas sería responsable del calentamiento interno que ayudó a que los primeros minerales se fundiesen y recristalizasen para dar lugar a los planetas rocosos y grandes asteroides. “El trabajo demuestra que de ese modo las abundancias de los principales núcleos radioactivos medidas en meteoritos serían perfectamente consistentes con los producidos por este tipo de estrellas”, señala Arturo Manchado, investigador del IAC.

En el estudio, que se acaba de publicar en la revista especializada Meteoritics & Planetary Science, han participado los investigadores españoles Josep M. Trigo, del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC), Aníbal García Hernández y Arturo Manchado, del Instituto de Astrofísica de Canarias, Pedro García Lario del European Space Astronomy Centre (ESAC) de Madrid, María Lugaro y Mark van Raai de la Universidad de Utrecht, así como Amanda Karakas del Observatorio Mount Stromlo de Australia.

DESCUBREN LA MAYOR ESTRELLA DEL UNIVERSO

Con el observatorio VLT de Paranal, en el desierto de Atacama, descubrieron una estrella que nació con la masa de 300 soles, duplicando el récord anterior.

Comparando las superestrellas con el Sol. Crédito: ESO. (22 de Julio, 2010
ESO) Utilizando una combinación de instrumentos del Very Large Telescope de ESO, un equipo de astrónomos descubrieron las estrellas más masivas encontradas hasta ahora, una de ellas tiene un peso de nacimiento de más de 300 veces la masa del Sol, el doble del límite aceptado actualmente de 150 masas solares. La existencia de tales monstruos –millones de veces más luminosos que el Sol, que pierden materia a través de vientos muy poderosos- pone un nuevo límite a cuán masivas pueden ser las estrellas.

Imagen: Esta ilustración artística muestra los tamaños relativos de estrellas jóvenes, desde las más pequeñas llamadas “enanas rojas” -que pesan alrededor de 0,1 masas solares-, pasando por las “enanas amarillas” -de masa como el Sol- y las “enanas azules” -estrellas masivas que pesan 8 veces más que el Sol-, hasta llegar a la estrella de 300 masas solares recién descubierta, llamada R136a1.

En equipo, dirigido por Paul Crowther, profesor de astrofísica de la Universidad de Sheffield, utilizó el Very Large Telescope (VLT) de ESO, e información de archivo del Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA para estudiar en detalle dos cúmulos jóvenes de estrellas: NGC 3603 y RMC 136a. NGC 3603 es una fábrica estelar donde las estrellas se forman intensamente en las extensas nubes de gas y polvo de la nebulosa, ubicada a 22.000 años-luz de distancia del Sol (ver comunicado de ESO). RMC 136a (más conocido como R136) es otro cúmulo de estrellas calientes jóvenes y masivas, ubicado dentro de la Nebulosa de la Tarántula en una de nuestras galaxias vecinas, la Gran Nube de Magallanes, a 165.000 años-luz de distancia.

El equipo encontró varias estrellas con temperaturas superficiales sobre los 40.000 grados: unas siete veces más calientes que nuestro Sol, algunas decenas de veces más grandes y varios millones de veces más brillantes que éste. Comparaciones con modelos indican que varias de estas estrellas nacieron con masas superiores a 150 masas solares. La estrella R136a1, encontrada en el cúmulo R136, es la estrella más masiva que se haya descubierto, con una masa actual de 265 masas solares y un peso al nacer de unas 320 veces la masa del Sol.

En NGC 3603 los astrónomos pudieron también medir directamente las masas de dos estrellas que pertenecen a un sistema estelar doble [1], como una validación de los modelos utilizados. Las estrellas A1, B y C en este cúmulo poseen al nacer masas estimadas superiores o cercanas a 150 masas solares.

Las estrellas muy masivas producen flujos muy poderosos. “A diferencia de los humanos, estas estrellas nacen pesadas y pierden peso con la edad”, señala Paul Crowther. “Al tener un poco más de un millón de años, la estrella más extrema R136a1 está en una ‘edad mediana’ y ha sufrido una intensa pérdida de peso, despojándose en ese lapso de tiempo de una quinta parte de su masa inicial o más de 50 masas solares”.

Si R136a1 reemplazara al Sol en nuestro Sistema Solar, sobrepasaría al Sol en luminosidad, tanto como el Sol sobrepasa actualmente a la Luna llena. “Su enorme masa obligaría a la Tierra a orbitarla más rápido, y el año se reduciría a tres semanas. Además bañaría a la Tierra con una radiación ultravioleta increíblemente intensa, haciendo imposible la vida en nuestro planeta”, dice Raphael Hirschi, de la Universidad Keele y parte del equipo.

Estas estrellas de gran peso son extremadamente raras y se forman únicamente dentro de los cúmulos estelares más densos. Distinguir estrellas individuales, como se ha logrado ahora por primera vez, requiere del especial poder de resolución de los instrumentos de infrarrojo del VLT [2].

El equipo también estimó la masa máxima posible de las estrellas dentro de estos cúmulos y el número relativo de estas estrellas más masivas. “Las estrellas más pequeñas tienen un límite de más de unas 80 veces más que Júpiter, bajo el cual son ‘estrellas fallidas’ o enanas marrones”, dice el miembro del equipo Olivier Schnurr del Astrophysikalisches Institut Potsdam. “Nuestro nuevo descubrimiento apoya la visión previa de que también hay un límite superior que determina cuán grande pueden llegar a ser las estrellas, si bien ese límite se incrementó por un factor de dos, hasta unas 300 masas solares”.

Dentro de R136, sólo cuatro estrellas pesaron al nacer más de 150 masas solares, sin embargo son responsables de casi la mitad del viento y del poder de radiación de todo el cúmulo, que comprende aproximadamente unas 100.000 estrellas en total. R136a1 por sí sola energiza sus alrededores en un factor de más de 50 comparado con el cúmulo de la Nebulosa de Orión, la zona de formación de estrellas masivas más cercana a la Tierra.

Comprender cómo se forman las estrellas muy masivas es bastante difícil debido a sus cortas vidas y fuertes vientos, por lo tanto, identificar casos tan extremos como el de R136a1 aumenta aún más el desafío para los teóricos. “O bien nacieron tan grandes o estrellas más pequeñas se fusionaron para producirlas”, explica Crowther.

Estrellas entre unas 8 y 150 masas solares explotan al fin de sus cortas vidas como supernovas, dejando atrás exóticos remanentes, como estrellas de neutrones o agujeros negros. Una vez establecida la existencia de estrellas que pesan entre 150 y 300 masas solares, los descubrimientos realizados por los astrónomos aumentan las posibilidades de que existan “pares de supernovas inestables” excepcionalmente brillantes, que se aniquilan completamente sin dejar rastros, esparciendo hasta diez masas solares de hierro en sus alrededores. Unos pocos candidatos a tales explosiones ya han sido propuestos en años recientes.

R136a1 no es sólo la estrella más masiva que se haya encontrado, sino que también es la más luminosa, unas 10 millones de veces más que el Sol. “Debido a la rareza de estos monstruos, creo que es improbable que este nuevo récord sea superado dentro de poco”, concluye Crowther.

Origen y evolucion del sistema solar

1) Contribuciones de antiguos sabios griegos al conocimiento del mundo
Anaximandro (570 a.c.) Afirma que la tierra es cilíndrica, tres veces más ancha que profunda y únicamente con la parte superior habitada; esta Tierra está aislada en el espacio. El cielo es una esfera en el centro de la cual se sostiene, sin soportes, nuestro cilindro. Los astros pertenecen a ruedas tubulares opacas que contienen fuego y en las cuales, en ciertos puntos, un agujero deja ver ese fuego. Esas ruedas giran alrededor del cilindro terrestre: Primera noción del círculo en cosmología. Los eclipses y las fases de la Luna resultan de la obturación de sus respectivos agujeros. Además, las estrellas estaban más cerca de la Luna y el Sol.
Heráclides (500a.c.) Le atribuye al Sol el tamaño de un pie humano y ve en él una antorcha divina que nace y muere cada día. Al mismo tiempo, hace girar sobre si misma en 24 horas mientras que el cielo está en reposo.
Tales (600a.c.) Atribuye forma esférica a la Tierra y a todos los astros del cielo, considerando a nuestro planeta un cuerpo de segunda importancia que no esta en reposo en el centro del universo.
Anaxágoras (450 a.c.) Dice que los planetas y la Luna son cuerpos sólidos como la Tierra, lanzados al espacio como proyectiles; da la teoría exacta de los eclipses de Luna por inmersión en la sombra de la Tierra: primera teoría de un fenómeno astronómico por una relación entre los astros.
Filolao (410a.c.) Dice que el centro del mundo está ocupado por un cierto “fuego”; el Sol gira en un año en torno a ese fuego central en una órbita más lejana. Alrededor del fuego, rota un planeta desconocido: la “Anti-Tierra”, luego viene la Tierra, describiendo un circulo alrededor del fuego en 24 horas, pero volviendo siempre la misma cara al exterior. Más lejos coloca a la Luna, al Sol y luego a los planetas en el siguiente orden: Venus, Mercurio, Marte, Júpiter y Saturno.
Heráclides del Ponto (373 a.c.) Dice que la tierra gira sobre sí misma en 24 horas mientras que el cielo está en reposo. También señaló que Venus gira alrededor del Sol y en torno a la Tierra, reafirmando que a veces, Venus se halla más cerca y otras más lejos de nosotros.
PLATON: por su parte sostenía que la tierra estaba inmóvil en el centro del universo diseñando un sistema geométrico sencillo.

EUDOXIO: consideraba que cada planeta se encontraba fijo al ecuador de una esfera que rotaba uniformemente alrededor de sus dos polos.


2) Modelo geocéntrico: Los primeros estudios cosmológicos que tuvieron seria repercusión en las creencias humanas fueron los del filósofo griego Aristóteles
El modelo que éste proponía era simple: la Tierra era el centro del universo y el resto de astros giraban a su alrededor. Dichos astros giraban circularmente teniendo todos como eje de giro la Tierra. Además atribuyó una naturaleza celeste a dichos cuerpos: su movimiento era circular porque se consideraba el único movimiento perfecto
En el siglo II d.C. Claudio Ptolomeo sugirió un nuevo modelo en el que dotaba a los planetas de diversos movimientos simultáneos. Es decir, los planetas, además de girar circularmente alrededor de la Tierra como decía Aristóteles, se desplazaban en
Movimientos circulares secundarios llamados epiciclos, circunferencias menores al llamado deferente (movimiento de traslación alrededor de la Tierra de Aristóteles). Por ello, los movimientos celestes eran una conjunción de movimientos circulares que vistos todos ellos desde la Tierra daban la impresión de ser un sólo movimiento irregular e imperfecto. Está claro que cada planeta tiene su movimiento propio, diferente para cada uno, con irregularidades características de cada astro. Por ello, cada movimiento planetario tenía determinados epiciclos, no correspondidos con los epiciclos de cualquier otro planeta, es decir, cada astro tenía un número diferente de epiciclos, en momentos diferentes y en situaciones también distintas. Con ello podemos observar que en vez de hablar de un modelo astronómico, estamos inmersos en un conjunto de singularidades, distintas para cada planeta y que no siguen orden alguno, no siguen un patrón que determine que estamos ante un modelo correcto: simplemente nos encontramos ante un método que reproducía el conjunto de observaciones conocidas y las ajustaba a las nuevas observaciones.
Modelo heliocéntrico: los astrónomos empezaron a plantearse la perfección de los axiomas geocéntricos en los que se basaban. Copérnico fue uno de estos astrónomos. Propuso un revolucionario sistema basado en el Sol como centro universal y la Tierra como mero astro rotador sobre éste. En efecto, el resto de planetas del sistema también giraban circularmente alrededor del Sol: éste era el astro rey y no la Tierra. Postuló además que en el caso particular de nuestro planeta existían tres rotaciones:
1º - La ya comentada rotación alrededor del Sol (anual), llamado movimiento de traslación.
2º - La rotación sobre su propio eje (diaria), llamado movimiento de rotación.
3º - La rotación cónica (anual), llamado movimiento de recesión.
3) PTOLOMEO: diseño un modelo en el que supuso la tierra fija ubicada en el centro de un conjunto de astros que incluía el sol, la luna y los planetas, todos moviéndose a sus alrededores mas allá de estos astros se ubican las estrellas.
Explicaba los movimientos aparentes de los astros debido a que cada unos de ellos se movían describiendo una frecuencia llamada epiciclo, cuyo centro se movía a su vez describiendo otra circunferencia alrededor de la tierra llamada círculo deferente. Para explicar ciertas irregularidades en los movimientos de los planetas, se hizo luego necesario suponer que tanto el círculo deferente como el epiciclo, eran excéntricos.
4) En el sistema Ptolemaico, cada planeta es movido por dos o más esferas: una esfera es su deferente que se centra en la tierra, y la otra esfera es el epiciclo que se encaja en el deferente. El planeta se encaja en la esfera del epiciclo. El deferente rota alrededor de la tierra mientras que el epiciclo rota dentro del deferente, haciendo que el planeta se acerque y se aleje de la tierra en diversos puntos en su órbita, inclusive haciendo que disminuya su velocidad, se detenga, y se mueva en el sentido contrario (en movimiento retrógrado). Los epiciclos de Venus y de Mercurio están centrados siempre en una línea entre la Tierra y el Sol (Mercurio más cercano a la Tierra), lo que explica porqué siempre se encuentran cerca de él en el cielo. El orden de las esferas Ptolemaicas a partir de la Tierra es:
• Luna
• Mercurio
• Venus
• Sol
• Marte
• Júpiter
• Saturno
• Estrellas fijas
5) Las ideas más importantes del Sistema de Copérnico son:
• a diferencia de la teoría de Tolomeo, Copérnico vio que cuanto mayor era el radio de la órbita de un planeta, más tiempo tardaba en dar una vuelta completa alrededor del Sol.
• la Tierra giraba una vez al día sobre su eje.
• la Tierra completaba cada año una vuelta alrededor de él.
Las imperfecciones que presenta dicho sistema son:
• argumenta q los movimientos de los planetas eran circulares
• diferenciación del mundo celeste y terrestre


6) Entre 1543 y 1600 Copérnico contaba con muy pocos seguidores. Fue objeto de numerosas críticas, en especial de la Iglesia, por negar que la Tierra fuera el centro del Universo. La mayoría de sus seguidores servían a la corte de reyes, príncipes y emperadores. Los más importantes fueron Galileo y el astrónomo alemán Johannes Kepler, que a menudo discutían sobre sus respectivas interpretaciones de la teoría de Copérnico. El astrónomo danés Tycho Brahe llegó, en 1588, a una posición intermedia, según la cual la Tierra permanecía estática y el resto de los planetas giraban alrededor del Sol, que a su vez giraba también alrededor de la Tierra.

7)
SISTEMA DESCRIPCION
Brahe Presuponía que los cinco planetas conocidos giraban alrededor del Sol, el cual, junto con los planetas, daba una vuelta alrededor de la Tierra una vez al año. La Tierra es el centro del Universo y el Sol, alrededor del cual se mueven todos los planetas, gira alrededor de la Tierra. La esfera de las estrellas giraba una vez al día alrededor de la Tierra inmóvil.
Copérnico Proponía un sistema basado en el Sol como centro universal y a la Tierra y el resto de los planetas como astros rotadores sobre éste. Postuló también tres rotaciones que realizaba nuestro planeta: * rotación alrededor del Sol (anual), llamado movimiento de traslación. * Rotación sobre su propio eje (diaria), llamado movimiento de rotación. * Rotación cónica (anual), llamado movimiento de recesión.
Ptolomeo Diseño un modelo en el que supuso la tierra fija ubicada en el centro de un conjunto de astros que incluía el sol, la luna y los planetas, todos moviéndose a sus alrededores y más allá de estos astros se ubican las estrellas. Explicaba los movimientos aparentes de los astros debido a que cada unos de ellos se movían describiendo una frecuencia llamada epiciclo


8) Las palabras de Albert Einstein nos dan a entender que es tan importante la experiencia como los conocimientos previos que el investigador tiene acerca de un tema.

9) Principales aportes de Tycho Brahe:
• Realizó medidas sistemáticas y precisas de la posición de los planetas, el Sol y la Luna, a partir de las cuales encontró que los planetas se desviaban de las posiciones predichas por los movimientos epicíclicos y resolvió casi por completo el movimiento lunar.
• Sin instrumentos, excepto una esfera y un compás, consiguió detectar graves errores en las tablas astronómicas de la época y se dispuso a corregirlos.
• Hizo que se construyera Uraniborg, un palacio que se convertiría en el primer instituto de investigación astronómica.
• En aquella época se creía en la inmutabilidad del cielo y en la imposibilidad de la aparición de nuevas estrellas, pero Brahe en 1572, cuando tenía 26 años de edad, observó una supernova en la constelación de Cassiopeia. No fue el primero en descubrir la aparición de esta supernova, pero publicó las mejores observaciones de su aparición y de la evolución de su brillo, razón por la cual se le conoce con su nombre.
• Observó los cometas de los años 1577, 1580, 1585, 1593 y 1596 y su poca paralaje le llevó a suponer que se trataba de fenómenos supralunares, situándolo, por tanto, lejos de la atmósfera terrestre, contrariamente a lo que muchos pensaban. La determinación de la órbita de dicho cometa, le permitió enterrar definitivamente la idea de los orbes como cuerpos materiales.
Tras su muerte, las medidas sobre la posición de los planetas pasaron a posesión de Kepler, y las medidas del movimiento de Marte, en particular de su movimiento retrógrado, fueron esenciales para que pudiera formular las tres leyes que rigen el movimiento de los planetas. Posteriormente, estas leyes sirvieron de base a la Ley de la Gravitación Universal de Newton.

10) Primera Ley de Kepler (1609): Todos los planetas se desplazan alrededor del Sol describiendo órbitas elípticas, estando el Sol situado en uno de los focos.
Esta Ley permitió afirmar el modelo heliocéntrico propuesto por Copérnico y explicar los movimientos que realizan los planetas en torno al sol.

11) Las importancias que tuvo la utilización del telescopio de Galileo son:
• Desveló, por primera vez desde la Antigüedad, muchísimas estrellas y fenómenos que eran demasiado débiles para el ojo humano, iniciándose así la Astronomía moderna.
• Gracias a sus observaciones, construyó un poderoso argumento a favor del universo copernicano.
Sus mayores argumentos a favor del sistema heliocéntrico provenían de la observación de que las lunas de Júpiter constituían un sistema parecido a lo que debía ser el sistema solar, y de la constatación de que Venus pasaba por fases similares a las de nuestra Luna.

12) Newton elaboro la ley de gravitación universal y estableció las bases de la mecánica clásica mediante las leyes que llevan su nombre. Entre sus otros descubrimientos científicos destacan los trabajos sobre la naturaleza de la luz y la óptica y el desarrollo del cálculo matemático.

Newton fue el primero, a través de la ley de gravitación universal en demostrar que las mismas leyes que gobernaban el movimiento en la tierra eran las mismas que gobernaban los movimientos de los cuerpos celestes en el espacio y determinaban todos los fenómenos terrestres y celestes

13) Durante el siglo 19, las observaciones de las posiciones de Urano se notaban en discrepancia con las efemérides predichas. Dos matemáticos, un francés, Urbain Leverrier, y un inglés, John Couch Adams, analizaron estas pequeñas desviaciones de las posiciones predichas asumiendo que eran debidas a la atracción gravitacional de otro, desconocido, planeta. Adams y Leverrier trabajaron independientemente, y ambos predijeron la presencia de un nuevo planeta, en substancialmente el mismo lugar en el cielo.
Tras el descubrimiento de Urano, se observó que las órbitas de Urano, Saturno y Júpiter no se comportaban tal como predecían las leyes de Kepler y de Newton. Adams y Le Verrier, de forma independiente, calcularon la posición de otro planeta, Neptuno, que encontró Galle, el 23 de septiembre de 1846, a menos de un grado de la posición calculada por Adams y Le Verrier. Más tarde se advirtió que Galileo ya había observado Neptuno en 1611, pero lo había tomado por una estrella.
Neptuno es un planeta dinámico, con manchas que recuerdan las tempestades de Júpiter. La más grande, la Gran Mancha Oscura, tenía un tamaño similar al de la Tierra, pero en 1994 desapareció y se ha formado otra. Los vientos más fuertes de cualquier planeta del Sistema Solar son los de Neptuno.
Neptuno es un planeta muy azulado muy similar a Urano; es ligeramente más pequeño pero su masa es más densa.