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Instituto de Astrofísica de Canarias

Zonas de habitabilidad galáctica. Leticia Carigi Instituto de Astronomía Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto de Astrofísica de Canarias. Instituto de Astrofísica de Canarias. El Cosmos: Laboratorio químico. Los 6 elementos m á s abundantes en el Universo son: Hidrógeno

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  1. Zonas de habitabilidad galáctica Leticia Carigi Instituto de Astronomía Universidad Nacional Autónoma de México Instituto de Astrofísica de Canarias Instituto de Astrofísica de Canarias

  2. El Cosmos: Laboratorio químico Los 6 elementosmás abundantes en el Universo son: Hidrógeno Helio (biogénico)Oxígeno (biogénico)Carbono Neón (biogénico)Nitrógeno

  3. Astrobiología Cosmoquímica Elementos biogénicos: Presentes en las estructuras de los seres vivos Carbono:C orgánico. Grandes cadenas de moléculas. ADN Oxígeno:Agua. C orgánicas. Procesos aeróbicos Nitrógeno: Proteínas, ADN Fósforo: ADN, ATP, membranas celulares Magnesio: Clorofila Azufre: Grasas, bacterias

  4. Geofísica Cosmoquímica Elementos geofísicos:Presentes en planetas tipo Terrestre Silicio Magnesio Manganeso Hierro Níquel • Masa del núcleo/manto • Campo magnético • 40K, 235,238U, 232Th: fuente de calor Estos y TODOSlos elementos de la tabla periódica …

  5. 2006 2007 2008

  6. En el Universo todoslos átomos se forman Durante los primeros 3 minutos después de la Gran Explosión En el interior de las estrellas

  7. Gran Explosión . Nucleosíntesis primigenia Universo temprano formadopor 75 % de Hidrógeno 25 % de Helio (4He)0 % de Metales Trazas de D, 3He, 7Li

  8. Nucleosíntesis Estelar. Formación de elementos pesados Generación de elementos en el interior de las estrellas a partir del H ~ 500 millones de años después de la Gran Explosión se forman las primeras estrellas La evolución de las estrellas depende de: * Masa Inicial Baja masa, m < 8 M Alta masa, m > 8 M * Aisladas o Acompañadas Estrellas nacientes con discos protoplanetarios en la Nebulosa de Orion

  9. Evolución Estelar. Estrellas de baja masa Las estrellas de m < 8 M sintetizan Helio,CarbonoyNitrógeno Oxígeno, Magnesio, … ? • Los elementos producidos en estas estrellas son expulsados al medio interestelar a través de: vientos estelares y • Nebulosas Planetarias En el centro queda su cadáver estelar: enana blanca (m < 1.4 M, r ˜ rTierra)

  10. Evolución estelar. Estrellas de alta masa Las estrellas de m > 8 M producentodos los elementos, principalmente Oxígeno, Neón, Magnesio, Aluminio, entre otros Fósforo, Azufre, ( Silicio, Potasio, Hierro, Uranio ) Los elementos sintetizados son expulsados al medio interestelar a través de: * Vientos estelares * Supernovas del tipo II, Ib, Ic El cadáver estelar es una estrella deneutrones o un hoyonegro

  11. Evolución Estelar. Estrellas Binarias Los sistemas binarios cercanos producen Hierro, Silicio, Azufre * Si las estrellas binarias son muy cercanas hay pasode material de una a otra * Cuando una enana blanca captura lentamente masa de su compañera explota como Supernova del tipo Ia

  12. El 70 % del Hierro, el 17 % delAzufrey20 % delSiliciodel Sistema Solar se sintetizó en las SNIa

  13. Este ciclovaría de galaxia a galaxia Las galaxias ( y partes de las galaxias) tienen diferente contenido de elementos químicos Sugiriendo que tuvieron diferentes historias de formación y evolución

  14. Astrobiogeoquímica Búsqueda de planetas habitables

  15. Zona de Habitabilidad Circumestelar Región de alrededor de una estrella donde se pueda formar un planetaterrestre con un hábitat estable que permita la vida Whewell (1853), Wallace (1903) Agualíquida La vida requiere mas que agua

  16. Oblicuidad • Masa del planeta • Rocas de silicatos • Distancia de la estrella • Tipo de estrella y estado evolutivo • Composición y presión atmosférica • Período de rotación • Variaciones de insolación • Excentricidad • Lunas • Asterioides, cometas Evolución estelar Dinámica planetaria Geofísica Biología Climatología ……. Cosmoquímica

  17. Evolución del Sol implica migración de la CHZ hacia fuera CHZ del SS está entre 0.95 y 1.37 UA

  18. Dónde detectar planetas terrestres en otros sistemas ? Habitalibilidad a escalas mayores (Galácticas) González et al. (2001) Zona de habitabilidad Galáctica

  19. Diferentes componentes de nuestra galaxia tienen diferentes proporción de elementos químicos Halo Bulbo Disco Vía Láctea

  20. Requerimientos: • Presencia de estrella caliente • Suficientes elementos químicos pesados para la formación de placas tectónicas, agua • Migración planetaria • Lejos de SNe, AGN, GRB • Suficiente edad para la evolución biológica hacia vida compleja multicelular Zona habitabilidad circumestelar Formación de un planeta terrestre Supervivencia de un planeta terrestre Tiempo biológico

  21. Formación de un planeta tipo Tierra PFPT  Z Z > 0.5 Z Formación de un planeta sólido (litometálico) O, Mg, Si, Fe

  22. Al 20 feb del 07 son: 213 planetas en 173 sist. planetarios M = 0.03 -18 MJupiter R = 0.03-6 UA e < 0.8 • F, K, M a d < 100 pc • USA (Marcy & Butler) • ~ 1500 estrellas • Ginebra (Mayor) • ~ 2000 estrellas

  23. Correlación Z de la estrellay los planetas gigantes 104 estrellas con planetas Santos et al. (2005) 788 estrellas de control Gonzalez (2006) 0.5 Z  < Z* < 3 Z  Z*P~ (1.3 -1.5) Z*SP

  24. Correlación Z de la estrellay la migración planetaria Con Z alto pueden ser destruidos por los planetas gigantes 34 % de los sistemas con planetas gigantes permiten sobrevivencia de planetas terrestres > 0.3 MTierra Migración planetaria Supervivencia a la migraciónZ < 2.0 Z

  25. Lejos de zonas con explosiones cósmicas Riesgo de esterilización de un planeta habitable Cuán robusta puede ser la vida? • Tipo de atmósfera del planeta? • Tipo de medio interestelar? • Profundidad de los oceanos? • Vida aparece 0.1 Ga despues de SN Supervivencia a SN NSN/vida planeta < Tierra

  26. Tiempo para la evolución biológica: Vida en la Tierra hace 3.47  0.5 Gaños Cianobacteria Aparición de vida a los 0.5 Gaños después de la formación de la Tierra

  27. Tiempo para la evolución biológica Vida “inteligente” en la Tierra hace 0.1 Gaños Dinosaurios: 245-65 106 años Hombres: Australopithecus 3105 Homo sapiens sapiens 105 Vida desarrollada a los 4.4 Ga

  28. NO en todos los lugares de la Galaxia se pueden formar planetas habitables Bulbo galáctico Densidad estelar alta. Campo de radiación muy intenso. El halo y la zona externa del disco delgado tienen poco metales

  29. Sólo el 30% de las estrellas capaces de albergar vida son más viejas que el Sol Lineweaver et al. (2004) Si 4 Gaños NO es la escala de tiempo típica para la vida en la Galaxia

  30. Este recuadro sólo contiene el 10% de todas las estrellas nacidas en la Vía Láctea Lineweaver et al. (2004) El 75% de las estrellas capaces de albergar vida compleja son más viejas que el Sol (1 Gaño)

  31. Zona de habitabilidad galáctica Nuestra Galaxia La GHZ en la MW es un anillo centrado en el Sol con 4 kpc de ancho. Sol 20 kpc Planetas formados desde hace 4 a 8 Ga 8 kpc 4 kpc Resultados depende de las suposiciones hechas. Condiciones de vida y supervivencia

  32. Zona de habitabilidad galáctica Andrómeda Tesis de Licenciatura Facultad de Química -UNAM

  33. Zona de habitabilidad galáctica con vida Sin vidasimple 13 12.5 Alta Z Baja Z Alta ocurrencia de SN

  34. Zona de habitabilidad galáctica con vida desarrollada 13 Sin vida desarrollada 8.5 Alta Z Baja Z Alta ocurrencia de SN

  35. Zona de habitabilidad galáctica Andrómeda La GHZ en Andrómeda es un anillo entre 4 y 20 kpc. 4 kpc Planetas formados desde hace 4.5 a 11 Ga 20 kpc Halo 0.03 < Z/Zo < 0.10 Bulbo 0.04 < Z/Zo < 5.62 Meneses-Goytia, Carigi, García-Rojas (2007)

  36. Zona de habitabilidad galáctica Extender la GHZs en el espacio y tiempo. A otras galaxias (con otras historias de formación). A otros z (presente, pasado y futuro) M33 - Pereda, Esteban, Carigi (200?)

  37. “ Esta pobre mujer, al abrir llena de curiosidad y esperanza el cofrecillo, se encuentra consigo misma. Al fondo, en los estantes, hay más cofrecillos y quién sabe si cuando los abra encontrará alguna novedad ” Encuentro - Remedios Varo

  38. Probabilidad de: PFPT = cte para Z > 0.1 Zo PGP = 0.03 (Z/Zo)2 para Z > Zo PSN < 1 SN x Ga (d > 8 pc) No consideraciones biológicas Prantzos (2006) 2 – 15 kpc Con edades > 11.5 Ga Actualmente mas probable r < 4 kpc

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