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Nuevas observaciones del Telescopio Spitzer indican que el sistema planetario más cercano a la Tierra tiene dos cinturones de asteroides. La estrella huésped del sistema, Epsilon Eridani, es una versión más joven y fría que nuestro Sol. Anteriormente, los astrónomos descubrieron evidencia de dos posibles planetas en el sistema y de un anillo de cometas helados similar a nuestro Cinturón de Kuiper.


Ahora, el Telescopio Espacial Spitzer descubre que el sistema dos cinturones. Uno yace aproximadamente a la misma distancia que el cinturón de asteroides en nuestro sistema solar. El segundo, más denso, probablemente también poblado mayormente por asteroides, yace entre el primer cinturón y el anillo de cometas. La presencia de los cinturones implicaría planetas adicionales en este sistema.

“El sistema probablemente luce muy similar al nuestro cuando la vida hechó raíces en la Tierra”, dice Dana Backman, astrónoma del Instituto SETI en California y directora de la misión Sofia.
“La mayor diferencia que conocemos hasta ahora es que tiene un anillo adicional”, indica la autora de un reporte con los resultados que aparecerá en Astrophysical Journal el 10 de enero.

Los cinturones de asteroides son desechos de rocas de las fases tempranas de formación planetaria. Su presencia alrededor de otras estrella indica que los planetas rocosos como el nuestro pueden estar orbitando en las regiones internas del sistema, mientras masivos planetas gaseosos lo hacen cerca de los límites de los cinturones. En nuestro sistema solar, por ejemplo, hay evidencia de que Júpiter, que yace justo después de nuestro cinturón de asteroides, causó la formación del cinturón al agitar el material, que de otra forma se habría fusionado en un planeta. Hoy en día, Júpiter ayuda a mantener a nuestro cinturón de asteroides confinado en un anillo.

Los astrónomos han detectado estrellas con señales de múltiples cinturones de material anteriormente, pero Epsilon Eridani está mucho más cerca de nuestro planeta y es más parecida a nuestro Sol. Se encuentra a sólo 10 años luz de distancia, es apenas un poco menos masiva que el Sol y tiene unos 800 millones de años de edad (una quinta parte la edad de nuestra estrella).

Como la estrella está tan cerca y es similar al Sol, es popular en la ciencia ficción. La serie de televisión Star Treck y Babylon 5 se refieren a Epsilon Eridani, y ha sido mencionada en novelas de Isaac Asimov y Frank Herbert, entre otros.

La popular estrella fue también una de las primeras en la que se buscó signos de otras civilizaciones usando radiotelescopios en 1960.

Spitzer observó Epsilon Eridani con sus dos cámaras infrarrojas y su espectómetro infrarrojo. Cuando los asteroides y cometas colisionan o evaporan, liberan pequeñas partículas de polvo que emiten calor que Spitzer puede detectar. “Como el sistema está tan cerca Spizter puede tomar detalles del polvo, dándonos una buena mirada sobre la arquitectura del sistema”, indica el co-autor Karl Stapelfeldt de JPL.

Los cinturones detectados orbitan a distancias aproximadas de 3 a 20 unidades astronómicas (UA) de la estrella. Nuestro cinturón yace a unas 3 UA del Sol y Urano está a unas 19 UA.

Uno de los dos planetas previamente identificados alrededor de la estrella, llamado Epsilon Eridani b, fue descubierto en 2000. El planeta se piensa que orbita a una distancia promedio de 3.4 UA de la estrella, justo fuera del cinturón más interno identificado por Júpiter. Es la primera vez que un cinturón de asteroides y un planeta, más allá de nuestro sistema solar, se encuentran en un arreglo similar al de nuestro cinturón y Júpiter.

Algunos investigadores reportaron que Epsilon Eridani b orbita en una elipse exagerada entre 1 y 5 UA, pero esto significaría que el planeta cruzaría y alteraría al cinturón. En cambio, Backman y sus colegas dicen que este planeta debe tener una órbita más circular que lo mantiene fuera del cinturón.

El otro planeta candidato fue propuesto en 1998 para explicar la irregularidad observada en el anillo de cometas exterior de la estrella. Se piensa que yace cerca del borde interno del anillo, que orbita entre 35 y 90 UA de la estrella.

El cinturón intermedio detectado por Spitzer sugiere que un tercer planeta podría ser responsable de la creación de ese material. Este planeta podría orbitar a unas 20 UA y yacer entre los otros dos planetas. “Detallados estudios de los cinturones de polvo en otros sistemas planetarios nos dicen mucho sobre su compleja estructura”, señala Michael Werner, co-autor del reporte.

Fuentes y links relacionados

• Closest Planetary System Hosts Two Asteroid Belts
• JPL:Closest Planetary System Hosts Two Asteroid Belts
• Solar System’s Young Twin Has Two Asteroid Belts
• Epsilon Eridani’s Planetary Debris Disk: Structure and Dynamics Based on Spitzer and CSO Observations
  D. Backman, M. Marengo et al.
  Enviado a The Astrophysical Journal

Sobre las imágenes
El diagrama compara el sistema Epsilon Eridani con nuestro sistema solar. Los dos sistemas están estructurados de forma similar y ambos hospedan asteroides (marrón), cometas (azul) y planetas (puntos blancos).
Crédito:NASA/JPL-Caltech

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El Instituto de Astronomía y Física del Espacio (CONICET-UBA) invita a la charla:”Sombras de otros mundos: estudiando planetas extrasolares a través de sus tránsitos” por el Lic. Rodrigo Díaz, el miércoles 22 de octubre a las 18:00 horas en el Aula del edificio IAFE - Ciudad Universitaria


El descubrimiento del primer planeta extrasolar orbitando una estrella de tipo solar (51 Peg) despertó un enorme interés en la comunidad científica y estimuló el desarrollo del estudio de estos cuerpos. Hoy se conocen más de 300 planetas fuera del sistema solar, de los cuales poco más de 50 presentan tránsitos, es decir que sus órbitas se encuentran alineadas con la línea de visión desde la Tierra, lo que produce pequeñas disminuciones en el brillo de la estrella cada vez que el planeta pasa por delante.

Los planetas con tránsitos han provisto datos fundamentales (en particular el radio planetario) para el estudio y comprensión de su formación y estructura. La disposición de sus órbitas permite estudiar sus atmósferas, permitiendo por primera vez la detección de los elementos que la componen. Además, estos planetas pueden utilizarse para detectar planetas de muy baja masa (alrededor de la masa de la Tierra), a través de perturbaciones en el período de los tránsitos.

En esta charla discutiremos los métodos utilizados para realizar estas observaciones y los últimos avances en el campo.

Fuentes y links relacionados

• Charlas en el IAFE

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HD149026 y planeta.Ilustración de Lynette Cook

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Simulaciones con supercomputadoras de NASA de los discos de polvo alrededor de una estrella como nuestro Sol muestran que los planetas tan pequeños como Marte pueden crear patrones que los futuros telescopios pueden ser capaces de detectar. La investigación abre una nueva avenida en la búsqueda de planetas habitables.


“Puede pasar un tiempo antes de que podamos detectar directamente planetas como la Tierra alrededor de otras estrellas, pero, antes de eso, seremos capaces de detectar los recargados y hermosos anillos que escarban en el polvo interplanetario”, dice Christopher Stark, el investigador que lideró el estudio en la Universidad de Maryland.

Trabajando con Marc Kuchner del Centro Espacial Goddard, Stark modeló cómo 25.000 partículas de polvo respondían a la presencia de un solo planeta -con masas desde la que posee Marte hasta cinco veces la masa de nuestro planeta- orbitando una estrella como nuestro Sol. Usando la supercomputadora Thunderhead de NASA, los científicos corrieron 120 simulaciones diferentes que variaban en tamaño de las partículas de polvo y la masa y distancia orbital del planeta.

“Nuestro modelo usa diez veces más partículas que simulaciones previas. Esto nos permitió estudiar el contraste y las formas de las estructuras de anillo”, indica Kuchner. De estos datos, los investigadores trazaron un mapa de la densidad, brillo y calor resultantes de cada conjunto de parámetros.

Mucho del polvo en nuestro sistema solar se forma dentro de la órbita de Júpiter, al despedazarse los cometas cerca del Sol y al colisionar los asteroides de todos los tamaños. El polvo refleja la luz solar y a veces puede ser vista como un brillo en el cielo, llamado Luz Zodiacal, antes de la salida del Sol o después de la puesta del astro.

Los modelos computacionales tienen en cuenta la respuesta del polvo a la gravedad y otras fuerzas, incluyendo la luz de la estrella. La luz estelar ejerce un pequeño tirón en las pequeñas partículas que las hace perder energía orbital y amontonarse más cerca de la estrella.

Las partículas, según explican los expertos, pueden quedar atrapadas en “resonancias” con el planeta. Una resonancia ocurre cuando el período orbital de las partículas es una pequeña proporción, como dos tercios o cinco sextos, de la del planeta.

Por ejemplo, si una partícula de polvo realiza tres órbitas alrededor de su estrella cada vez que el planeta completa una, la partícula repetidamente sentirá un tirón gravitacional extra en el mismo punto de su órbita. Este tirón extra puede compensar, por un tiempo, el arrastre de la luz estelar y el polvo puede establecerse en estructuras de tipo anillo.

“Las partículas espiralizan hacia la estrella, quedan atrapadas en una resonancia, salen de ella, continúan su espiral, quedan nuevamente atrapadas en otra resonancia y así sucesivamente”, explica Kuchner.

Algunos científicos notan que la presencia de grandes cantidades de polvo presenta un obstáculo en tomar imágenes directamente de planetas como el nuestro alrededor de otras estrellas. Futuras misiones espaciales, como el Telescopio Espacial James Webb de NASA, ahora bajo construcción y programado para su lanzamiento en 2013, y el propuesto “Buscador de Planetas Terrestres” (Terrestrial Planet Finder) estudiarán estrellas cercanas con discos de polvo. Los modelos creados por Stark y Kuchner da a los astrónomos una visión previa de las estructuras de polvo que indican la presencia de mundos, de otra forma ocultos.

“Nuestro catálogo ayudará a otros a inferir la masa y distancia orbital de un planeta, así como los tamaños predominantes de las partículas en los anillos”, añade Stark.

Stark realizó un “atlas” de las simulaciones del polvo exo-zodiacal, disponible online:Exozodi Simulation Catalog.

Thunderhead
El modelo computacional requiere de un gran superordenador para realizar los cálculos de las 25.000 partículas de polvo en cuestión.
Para esto, se utilizó un cluster llamado Thunderhead. Un cluster es un conjunto de computadoras conectadas en una red de alta velocidad, que se comportan como si fuesen un único sistema.
Thunderhead es un cluster de 512 procesadores localizado en el Centro Espacial Goddard. Cuenta con procesadores de 2.4 Ghz Pentium 4 Xeon, 256 Gb de memoria DDR, 20 Tb de disco y una red Myrinet de 2.2 Gbps.

Fuentes y links relacionados

• NASA Supercomputer Shows How Dust Rings Point to Exo-Earths
• The Detectability of Exo-Earths and Super-Earths Via Resonant Signatures in Exozodiacal Clouds
  Christopher C. Stark y Marc J. Kuchner
  The Astrophysical Journal, 686:637–648, 10 de octubre 2008
  DOI:10.1086/591442

Sobre las imágenes
Un planeta del doble de la masa del nuestro forma una estructura de polvo en anillo en esta simulación.
Crédito:NASA/Christopher Stark, GSFC

Un brillo llamado luz zodiacal puede ser visto en el cielo antes de la salida del sol o después de la puesta del astro. Está formado por luz solar dispersada del polvo cerca del plano de la órbita de la Tierra.
Crédito:Yuri Beletsky/ESO Paranal

Los colores indican la densidad en este vista de frente del polvo esculpido por un planeta de la masa de la Tierra. Las regiones moradas son de menor densidad y las rojas, de mayor.
Crédito:ASA/Christopher Stark, GSFC

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