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Armun, el exoplaneta de las auroras gigantes

Posted by Albert Zotkin en agosto 26, 2016

El alienígena Philip K. Dick nos regaló hace 63 años su relato corto titulado “The Variable Man” (el hombre variable, la variable hombre, el hombre del pasado, la guerra con Centauro, o como quieras traducirlo en español).
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Según nos relató el alienígena Philip K. Dick, Terra está en guerra contra el imperio de Centauro, cuyo cuartel general está en el planeta Armun en Proxima Centauri, a tan sólo 4,2 años-luz del sistema Solar.

Hace tan sólo dos días, astrofísicos del Observatorio Europeo Austral (ESO), dirigidos por el genio español Guillem Anglada-Escudé, nos informaron del descubrimiento de Próxima B, el exoplaneta tipo Terra en zona habitable más cercano a nosotros. La zona habitable de Proxima centauri, está cerca de ella, porque es una estrella enana roja. Por esa razón, Armun (Próxima B) posee una órbita casi circular (<0.35 de excentricidad), con radio de unos 7,4 millones de kilómetros de su centro. Armun posee una masa de casi cuatro tercios la masa de la Tierra, y podría ser un planeta rocoso con densa atmósfera. En condiciones normales, la posible agua existente en su superficie podría estar en estado líquido en su mayor parte. Se ha calculado que posee un periodo orbital de 11,186 días. Pero, dada su proximidad a su estrella, y debido a las fuerzas de marea, es muy probable que el periodo de rotación y el orbital estén acoplados y sean aproximadamente el mismo. Es lo que se llama acoplamiento de marea. Es lo mismo que se pasa a la Luna orbitando alrededor de la Tierra. La Luna siempre nos presenta la misma cara. En el caso de Armun, es muy probable que al presentar la misma cara siempre hacia su estrella, esa zona estaría muy caliente, y la cara oculta relativamente fría y más oscura. Aunque si poseyera una densa atmósfera, el efecto invernadero contribuiría bastante suavizar las temperaturas extremas por toda la superficie del planeta.
La proximidad de Armun a su estrella, una enana roja muy activa, hace que lleguen a él intensas tormentas de rayos X, y radiación ultravioleta, por lo que las condiciones para la vida, tal como la conocemos, no serían muy idóneas con tan peligrosa radiación. Si Armún además, posee una densa atmósfera y una gran magnetosfera, se puede conjeturar que sus auroras boreales y australes serían inmensas, de gran intensidad y bastantes persistentes. Por lo que no sería raro que en la cara oscura de Armun, su zona de noche perpetua, estuviera iluminada en todo momento por la luz fluorescente de sus brillantes auroras gigantes.

Además, siendo Armun un planeta rocoso tipo Terra, y con densa atmósfera, es muy probable que sea un infierno muy semejante a Venus. Un planeta, que aunque está en zona de habitabilidad, sería inhabitable, por sus condiciones más venusianas que terrestres.
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Evidentemente, si el genio Guillem Anglada-Escudé y su equipo científico, hubieran sabido de la existencia del alienígena Philip K. Dick y de su relato bélico interestelar “The Variable Man“, habrían llamado Armun a Proxima B, sin apenas dudarlo. En su descubrimiento usaron el método de la velocidad radial, también conocido como espectroscopia Doppler.

Veamos brevemente en qué consiste este método de espectroscopía Doppler: Mediante un espectógrafo, como por ejemplo el HARPS, instalado en el telescopio de 3.6 m de ESO, se obtiene el espectro de la estrella. Por ejemplo este:

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donde se señalan algunas lineas espectrales de absorción de algunos elementos químicos, y hace un seguimiento espectral a lo largo de un periodo determinado de tiempo, para ver si existen variaciónes ( corrimientos) en esas mismas lineas espectrales. Así pues cuando la estrella se aleja de nosotros a cierta velocidad, las lineas espectrales se verán corridas ligeramente hacia el rojo, y cuando se esté acerca, observaremos cómo esas mismas lineas aparecen ligeramente corridas hacia el azul. Puesto que sabemos la longitud de onda de cada línea cuando la estrella esta en reposo, al aplicar nuestra fórmula del efecto Doppler podremos calcular fácilmente cual es su velocidad radial.

El genio Guillem Anglada-Escudé y su equipo pudieron calcular que la estrella se acerca y se aleja de nosotros con velocidades medias de aproximadamente 5 km/h, debido a que existe ese planeta llamado Armun, orbitando ambos alrededor de un baricentro común.
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Una vez que se ha medido el periodo orbital de la estrella, observando los desplazamientos cíclicos de las lineas espectrales, entonces se aplican las leyes de Kepler del movimiento orbital y las de Newton, para deducir la distancia r al baricentro, la velocidad radial VPL, y la masa MPL del planeta, puesto que estamos ante el simple problema gravitatorio de los dos cuerpos,

\displaystyle r^{3}={\frac {GM_{\mathrm {star} }}{4\pi ^{2}}}P_{\mathrm {star} }^{2}

\displaystyle  V_{\mathrm {PL} }={\sqrt {\frac{GM_{\mathrm {star} }}{r}}}

\displaystyle  M_{\mathrm {PL} }={\frac {M_{\mathrm {star} }V_{\mathrm {star} }}{V_{\mathrm {PL} }}}

donde Mstar es la masa de la estrella, que debe ser conocida por otros métodos astrofísicos. Y el parámetro VPL es la velocidad radial de la estrella, que se deduce de las mediciones del efecto Doppler sobre las variaciones de su espectro:

\displaystyle  K=V_{\mathrm {star} }\sin(i)

donde k es la velocidad, e i es la inclinación del plano orbital respecto a nuestro linea de visión. Esto constituye el mayor inconveniente del método de espectroscopía Doppler: que la determinación de la velocidad radial dependa de saber previamente el ángulo de inclinación del plano orbital de la estrella respecto al observador (que somos nosotros). Si aplicamos una fórmula Doppler clásica, y asumiendo una inclinación orbital de cero grados, tendremos, para cualquier longitud de onda λ0 de linea espectral que se observe con un valor distinto λ

\displaystyle \lambda = \lambda_0 \left(1-\frac{K}{c}\right) \\ \\ \\  K = c \left(1-\frac{\lambda }{ \lambda_0}\right) \\ \\ \\  V_{\mathrm {star}} = K

En resumen: posiblemente Armun sea un infierno, con temperaturas medias de más de 500 grados Kelvin, con días y noches eternas iluminadas con brillantes luces fluorescentes procedentes de gigantes auroras. Sólo un potente campo magnético podría actuar como escudo protector de los rayos x y demás radiación peligrosa para la vida y su diversidad en Armun.

Saludos armunianos a todos😛

7 comentarios to “Armun, el exoplaneta de las auroras gigantes”

  1. ¿Y cómo saben que no hay otros planetas orbitando cuyos efectos se compensan mutuamente?

    • Evidentemente, no lo saben. Sólo aplican espectroscopía Doppler al problema clásico de los dos cuerpos. Como observaron variación cíclica en el espectro de la estrella, suponen que sólo un planeta cercano es el causante mayoritario de esa perturbación. En cuanto a que “los efectos se compensan mutuamente”, eso en gravitación no es posible, ya que muchas masas orbitando entre sí poseen un único baricentro que permenece invariante, y que es muy improbable que coincida con el centro de masas de la misma estrella. A lo que quizás te estés refiriendo es que cuando existen más de dos cuerpos, significaticamente grandes, orbitando en el sistema, las orbitas se vuelven caóticas, y eso significaría que, al aplicar la espetroscopía Doppler, el espectro de la estrella no mostraría variaciones cíclicas sino algo mas complejo que no podría ser resuelto con observaciones de intervalos cortos o medios de tiempo.

      • Buenas.
        El baricentro de un sistema de varias masas no tiene por qué ser un punto fijo (relativo a todas las órbitas) como sí ocurre con 2 cuerpos. El baricentro de un sistema estelar multiplanetario ESTABLE sí es estable, pero durante su formación puede mostrar comportamientos caóticos e impredecibles.

        El que orbiten más de 2 masas, tampoco significa necesariamente que el sistema sea caótico como afirmas pues si el sistema estelar está estabilizado (como el nuestro, sin ir más lejos) las trayectorias de los planetas pueden predecirse con casi total precisión tomando la estrella y el planeta en cuestión, despreciando el resto de masas. A lo que te refieras con “caótico” es que la descripción matemática es ultradependiente de las condiciones iniciales, pero el estadio estable llega en algún momento y deja de ser caótico. Es muy difícil inferir el estado original de un sistema estelar a partir de las condiciones actuales estables pues la evolución es caótica, efectivamente.

        Sigo sin entender cómo pueden deducir a partir de las oscilaciones de la estrella principal la masa de UN planeta cuando lo normal y esperable es que haya varios ellos. ¿Nuestro sol oscila? Yo creo que sí. ¿Sería posible deducir la masa de algún planeta concreto a partir de ello?

      • Buenas.
        El baricentro de un sistema de varias masas no tiene por qué ser un punto fijo (relativo a todas las órbitas) como sí ocurre con 2 cuerpos. El baricentro de un sistema estelar multiplanetario ESTABLE sí es estable, pero durante su formación puede mostrar comportamientos caóticos e impredecibles.

        Al orbitar más de tres masas, tampoco significa necesariamente que el sistema sea caótico como afirmas pues si el sistema estelar está estabilizado (como el nuestro, sin ir más lejos) las trayectorias de los planetas pueden predecirse con casi total precisión tomando la estrella y el planeta en cuestión, despreciando el resto de masas. A lo que te refieras con “caótico” es que la descripción matemática es ultradependiente de las condiciones iniciales, pero el estadio estable llega en algún momento y deja de ser caótico. Es muy difícil de deducir el estado original de un sistema estelar a partir de las

      • Nuestro Sol oscila en torno al baricentro. ¿Es posible establecer una relación entre ese periodo de oscilación y la masa de alguno de los planetas?

        • El baricentro del sistema solar, coincide en casi el 70% con el baricentro Júpiter-Sol. Eso quiere decir que Júpiter es el planeta dominante en el sistema solar. Si el sistema Alfa Centauri fuera una copia exacta del sistema solar, la espectroscopía Doppler del espectro de su estrella realizada desde la Tierra nos revelaría la existencia de un planeta gigante de masa casi la de Júpiter y situado a casi la misma distancia de su estrella de la que está Júpiter del Sol. Los demás planetas no podrían ser distinguidos en ese análisis. En un sistema binario estrella-planeta, la oscilación cíclica de las lineas de absorción del espectro de la estrella es bastante simple y lineal, pues se aproxima a la de un movimiento oscilatorio armónico simple, y es fácil deducir un único periodo de oscilación. Cuando el sistema es de tres cuerpos, dos planetas y estrella, la cosa se complica al analizar las variaciones de las lineas espectrales de la estrella, pero aún es posible hallar soluciones para ese caso.

          En cuanto a que el baricentro de un sistema de varias masas no tiene por qué ser un punto fijo, eso depende del sistema de referencia elegido. Evidentemente si eliges un sistema de referencia centrado en ese mismo baricentro, sí será un punto fijo, por definición. En la Vía Láctea orbitan más de cien mil millones de estrellas, y el baricentro del sistema parece que es un punto fijo (de hecho creen que allí existe un agujero negro supermasivo).

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