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ZONA DE HABITABILIDAD

Zona del espacio alrededor de una estrella, tal que cualquier planeta que se encuentre en su interior es susceptible de albergar vida. Dos condiciones indispensables son la presencia de agua líquida y una fuente de energía, aunque esto es, naturalmente, una extrapolación de las condiciones de la vida en la Tierra y si se descubre la existencia de vida en ausencia de agua, habría que cambiar esta definición.

El descubrimiento del primer planeta extrasolar en 1995 por Michel Mayor y Didier Queloz y el gran número y variedad de planetas descubiertos a continuación en pocos años, hizo que el concepto de zona de habitabilidad dejase de ser una elucubración filosófica y pasase a ser una posibilidad científica. No todas las estrellas pueden tener una zona de habitabilidad; las condiciones para ello son: que han de vivir al menos unos cuantos miles de millones de años para dar tiempo a la aparición y evolución de la vida, han de emitir radiación ultravioleta en cantidad crítica y suficiente para la formación del ozono y, lo más importante para nuestro tipo de vida, han de permitir la existencia de agua líquida en la superficie de los planetas. Con estas características, las estrellas posibles van desde los primeros tipos espectrales F, pasando por todas las estrellas G, hasta tipos K medios. El Sol es una estrella G2. Además, no han de ser variables en luminosidad y deben tener alta metalicidad para poder tener planetas rocosos. Porque suponemos que los planetas habitables han de ser de tipo terrestre. El tamaño del planeta ha de ser suficientemente grande como para que pueda retener una atmósfera considerable, mantener el calor interno y disponer de un campo magnético que lo proteja del viento estelar. Otra condición necesaria para la habitabilidad es tener pequeña excentricidad orbital, es decir, que la distancia a su estrella no varíe mucho. La órbita de la Tierra es casi circular. La velocidad orbital ha de ser tal que el ciclo día-noche no resulte muy largo para que no se produzcan diferencias de temperatura muy grandes entre el día y la noche.

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PD (DByN, en OpenMind): Sistemas planetarios y la zona de habitabilidad



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MARTE

Cuarto planeta del Sistema Solar por distancia al Sol. Durante siglos su color rojizo y cercanía a la Tierra han cautivado la imaginación del ser humano y despertado su fantasía. Guarda numerosas similitudes con nuestro planeta, aunque es más pequeño (aproximadamente la mitad de tamaño). Su atmósfera está compuesta esencialmente por dióxido de carbono pero actualmente es muy poco densa. Cada cierto tiempo, el viento es capaz de elevar importantes cantidades de polvo de la superficie formando enormes tormentas. Existen pruebas que sustentan la presencia de agua líquida en la superficie en grandes cantidades en el pasado. En la actualidad, el agua solo se puede encontrar en estado sólido bajo la superficie y en pequeñas cantidades en los polos, aunque también podría fluir brevemente por su superficie. Las posibilidades de vida pasada son también motivo de gran interés y numerosas misiones espaciales han venido estudiando este planeta desde hace décadas.

Marte posee dos pequeños satélites de formas irregulares: Fobos y Deimos.

Marte fotografiado con telescopio y cámara web en septiembre de 2003. Se aprecia el color de la superficie, el casquete polar, la región de Solis Lacus («el ojo de Marte») y en la imagen de la izquierda se capta el volcán Olympus Mons, llamado Nix Olimpica por los observadores que estudian Marte desde la Tierra. Créditos: Jesús R. Sánchez.

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URANO

El séptimo planeta del Sistema Solar. Tarda más de 80 años terrestres en dar una vuelta completa alrededor del Sol con su eje de rotación tan inclinado que «rueda» sobre su órbita. Junto con Neptuno, forma el grupo de los planetas llamados gigantes helados, compuestos no solo por hidrógeno y helio sino también por una apreciable cantidad de hielo y rocas. De los planetas desconocidos por las civilizaciones antiguas, Urano fue el primero en descubrirse a finales del siglo XVIII, por W. Herschel. Tanto la posición del planeta en su órbita como su campo magnético son anómalos, lo que ha llevado a especulaciones sobre posibles colisiones con otros cuerpos en el pasado. Al igual que Júpiter y Saturno, posee bastantes satélites (casi 30 conocidos hasta ahora) y anillos. Solo la sonda Voyager 2 a mediados de los años 80 se ha acercado a este planeta. Las observaciones más recientes con el telescopio espacial Hubble han revelado una atmósfera rica en metano.


Imagen en falso color de Urano, sus anillos y lunas tomada por el telescopio espacial Hubble. En esta imagen se pueden apreciar también las grandes tormentas convectivas que tienen lugar en la atmósfera del planeta. Créditos: E. Karkoschka y colaboradores (Universidad de Arizona), NICMOS, HST, NASA.



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ENANA MARRÓN

Una estrella se caracteriza por su masa, que determina de manera esencial las propiedades observacionales y el tiempo que brillará a partir de la producción de energía debido a reacciones nucleares en su interior. Sin embargo, en el espacio se pueden encontrar objetos de apariencia estelar pero que no tienen masa suficiente como para quemar el elemento más sencillo, el hidrógeno, que consta de un solo protón. Esto es debido a que la presión y temperatura internas, consecuencia del peso de todas las capas de material que se encuentran atraídas por la gravedad del objeto, no son lo suficientemente altas para iniciar la conversión de hidrógeno en helio. A estos cuerpos se los denomina objetos subestelares. La definición incluye tanto las enanas marrones, que en ciertos periodos evolutivos muy cortos pueden quemar un isótopo del hidrógeno denominado deuterio (un protón más un neutrón), como los objetos de masa planetaria, que carecen incluso de esta reacción nuclear. Los modelos teóricos predicen que el límite subestelar se encuentra en una masa equivalente a 0,072 veces la del Sol, aunque en realidad depende ligeramente del contenido de elementos más pesados que el hidrógeno y el helio, los cuáles representan una fracción mínima.

Imagen en falso color del cúmulo estelar abierto sigma Orionis. El cúmulo es muy joven (unos tres millones de años) y rico en enanas marrones, estrellas con discos protoplanetarios y con emisión de rayos X. Este cúmulo es la región del cielo con más y mejor conocidas enanas marrones. Créditos: José A. Caballero (Centro de Astrobiología).

Las enanas marrones, por tanto, son objetos de masa intermedia entre las estrellas más ligeras y los planetas gaseosos más masivos (aproximadamente, entre 0,072 y 0,013 veces la masa del Sol). El espectro de las enanas marrones más frías descubiertas por ahora se parece más al de Júpiter que al de las estrellas frías. La primera enana marrón, Teide 1, fue descubierta en las Pléyades por un grupo español liderado por el astrofísico R. Rebolo en 1995.



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DISCO CIRCUNESTELAR

Durante su formación, una estrella experimenta diferentes fases antes de alcanzar la estabilidad o, como se suele decir en la jerga astrofísica, antes de situarse en la secuencia principal. En primer lugar, una nube interestelar de polvo y gas se fragmenta y se colapsa, con lo que da lugar a la aparición de varias regiones de densidad más alta. Más tarde, las protoestrellas aparecen a partir de los coágulos o núcleos que continúan con el colapso de este material. Con posterioridad, la conservación del momento angular (una cantidad física relacionada con la masa y la rotación) hace que se forme un disco alrededor del objeto central. Este disco aporta material a la estrella a un ritmo lento pero sostenido, mediante procesos de acreción. Finalmente, el disco termina por desaparecer, pero cabe la posibilidad de que antes se haya formado en su interior un sistema protoplanetario. La fase de acreción se produce en una época durante la cual la estrella central se halla en un estado conocido como «objeto de tipo T Tauri». Esta fase suele durar unos pocos millones de años, una fracción muy reducida de la vida total del astro, pero de importancia crucial tanto para la estrella como para la posible formación de planetas a su alrededor.


Varios ejemplos de discos protoplanetarios, observados con el telescopio espacial Hubble y un instrumento de infrarrojo cercano denominado NICMOS. Créditos: NASA, ESA.



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ESTACIONES ASTRONÓMICAS

Cada uno de los cuatro periodos en que se divide el año solar. Su duración es de aproximadamente tres meses, y el comienzo de cada una se define con el paso del Sol por los equinoccios y los solsticios. En el hemisferio norte, la primavera comienza aproximadamente el 21 de marzo (equinoccio de Aries), momento en el cual los días empiezan a ser cada vez más largos. El verano boreal comienza hacia el 21 de junio (solsticio de Cáncer), alcanzándose en ese instante la duración máxima del tiempo de insolación. El otoño empieza en el norte alrededor del 23 de septiembre (equinoccio de Libra) y en este instante la duración del día y la noche es la misma y las noches se van alargando cada vez más hasta aproximadamente el 22 de diciembre (solsticio de Capricornio), día en el que la duración de la noche en el hemisferio boreal es máxima y que marca el principio del invierno en esa parte de la Tierra. En el hemisferio sur las estaciones van al contrario que en el norte.
Las estaciones del año no tienen ninguna relación con cambios en la distancia entre la Tierra y el Sol, sino que se deben a la oblicuidad del eje de rotación de la Tierra. Si el eje de rotación terrestre fuera perpendicular al plano de la órbita alrededor del Sol, entonces no habría estaciones. Pero al existir una cierta inclinación (de unos 24 grados), la radiación solar incide con ángulos diferentes y durante intervalos temporales distintos en cada época del año, y de ahí los cambios meteorológicos vinculados a las estaciones.



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CUÁSAR

Clase de galaxias activas muy lejanas observadas por primera vez a finales de los años 1950 mediante radiotelescopios. La fuente de las ondas de radio coincidía con la de un objeto que en luz visible parecía una estrella; de ahí su nombre, apócope de quasi-stellar radio source, radiofuente casi estelar. Pero el estudio de su espectro de luz desveló que en realidad son objetos extragalácticos a miles de millones de años-luz de distancia, los más lejanos que se conocen.
El primer cuásar estudiado, 3C 273, se encuentra a 1500 millones de años-luz de la Tierra. Posteriormente se han observado multitud de estas galaxias y se ha reservado el término QSO (quasi-stellar objects, objetos cuasiestelares) para aquéllas con baja o nula emisión en radiofrecuencias.


Cuásar 3C 454.3, en la constelación de Pegasus. Setrata del cuásar más luminoso jamás observado. Duranteel año 2005, este objeto experimentó un brotede emisión en el visible que lo hizo observable inclusocon instrumentos de aficionado. Esta imagen fue tomadaen junio de 2006, con el telescopio de 2,2m deCalar Alto (Almería). Créditos: Observatorio de CalarAlto.



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DIAGRAMA DE HERTZSPRUNG-RUSSELL

Conocido de forma abreviada como diagrama HR, el diagrama de Hertzsprung- Russell constituye una pieza central de la astrofísica y supone una herramienta fundamental para estudiar las estrellas. Debe su nombre a los trabajos de los astrónomos Ejnar Hertzsprung y Henry Norris Russell.
El diagrama HR puede presentarse de diversas formas. En su forma original representa la magnitud absoluta de una estrella en luz visible (equivalente a la luminosidad) frente a su tipo espectral (que es una manera de estimar su temperatura). En resumen: colocamos (con la imaginación) todas las estrellas a la misma distancia, y representamos su brillo frente a su temperatura. Por convención, el eje horizontal del diagrama recorre las temperaturas de mayor a menor, mientras que el eje vertical recorre los brillos de menos brillante a más brillante.
La mayoría de las estrellas se agrupan en torno a una línea en el diagrama que llamamos secuencia principal, que corresponde a la etapa más larga de la vida de estos astros. Para un mismo tipo espectral, es decir, para una misma temperatura, algunas estrellas tienen brillos mayores que sus compañeras de la secuencia principal. Puesto que dos cuerpos de igual tamaño y temperatura brillan aproximadamente igual, esto significa que las estrellas que brillan más a una temperatura dada son más grandes, por eso se las llamó gigantes (o incluso supergigantes), aunque sí resulta un poco extraño que se llamara enanas a las estrellas de la secuencia principal, simplemente para distinguirlas de las gigantes. Pero así ha quedado en la terminología astrofísica. Otras estrellas se apartan también, pero con brillos más pequeños que sus compañeras de la secuencia principal con igual temperatura. Por el mismo razonamiento anterior, son más pequeñas. A algunas se las conoce como subenanas, pero las más conocidas son, sin duda, las enanas blancas.
En el diagrama HR desempeña una función central el concepto de luminosidad. En astronomía, la luminosidad es una medida de la radiación o energía emitida por un objeto celeste. Se da en unidades de potencia (por ejemplo en vatios, o en ergios por segundo), aunque suelen usarse también otras unidades como la luminosidad solar, que asciende a nada menos que cuatrocientos cuatrillones de vatios (un cuatro seguido de veintiséis ceros).

Diagrama HR sintético que representa la población estelar en nuestra Galaxia. Este diagrama forma parte de los trabajos de simulación informática emprendidos para la preparación de la misión espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea. Créditos: Unidad de coordinación 2 del consorcio «Procesado y análisis de datos» del satélite Gaia.



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MATERIA OSCURA

Observaciones recientes sugieren que cerca del 95% del contenido de materia y energía del universo está en el sector «oscuro». Este sector está constituido por materia oscura (una forma de materia no luminosa) y energía oscura, cuyo origen y composición son desconocidos. La materia oscura constituye alrededor del 23% del universo y está formada por partículas exóticas no bariónicas, que interaccionan muy débilmente con la materia bariónica ordinaria.
La existencia de la materia oscura se infiere, entre otros indicios, de la curva de rotación de las galaxias. Esta curva es una representación gráfica de la velocidad orbital de las estrellas o el gas de una galaxia en función de la distancia al centro de la misma. Las observaciones muestran que las estrellas giran alrededor del centro de las galaxias a una velocidad constante, independiente de la distancia al centro, hasta una distancia muy grande, mucho mayor que la predicha por la mecánica newtoniana para la masa visible de la galaxia en cuestión. Esta discrepancia sugiere la presencia de materia oscura que puebla las galaxias y se extiende hasta los halos de las mismas.



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ECLIPSE

Es la ocultación de un astro por otro, visto desde un tercero. Hay eclipse solar cuando la Luna pasa entre la Tierra y el Sol, que se ve total o parcialmente cubierto. No sucede cada Luna nueva porque las órbitas lunar y terrestre están inclinadas 5° una respecto a la otra. La Luna es cuatrocientas veces menor que el Sol, pero está en promedio cuatrocientas veces más cerca de la Tierra. Cuando coinciden los tamaños aparentes solar y lunar se produce un eclipse total de Sol: el disco brillante es reemplazado por la silueta oscura de la Luna y a su alrededor se aprecia la tenue corona solar. Si, en perfecta alineación, la Luna queda algo más lejos de la Tierra, el eclipse será anular.
Un eclipse anular o total solo es visible desde la estrecha banda de totalidad, proyección de la sombra lunar sobre la superficie terrestre. A ambos lados se proyecta la penumbra, y en esas zonas el eclipse será parcial, igual que cuando Sol, Luna y Tierra no quedan exactamente alineados, y la sombra lunar no intersecta la superficie del planeta.
Un eclipse lunar total se produce cuando la Tierra se interpone entre el Sol y la Luna y ésta se encuentra en fase de llena. Nuestra atmósfera refracta la luz solar hacia el cono de sombra terrestre y causa el color rojizo de la Luna durante sus eclipses. Éstos pueden ser también penumbrales, cuando la Luna atraviesa la penumbra terrestre, o parciales, cuando solo una parte de la Luna pasa por la sombra de la Tierra.


Eclipse total de Luna del 3 de marzo de 2007. Composición de nueve fotografías de las distintas fases del eclipse. Durante la parcialidad, la Luna va entrando en la sombra de la Tierra. En la fase total se ha incrementado el tiempo de exposición de la imagen para captar su tonalidad rojiza, producida por los rayos de luz que se filtran y se refractan en la atmósfera terrestre proyectándose sobre la Luna eclipsada. Créditos: Enrique Herrero Casas (Universidad de Barcelona).



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