Planetas habitables y caída de agua alrededor de estrellas de tipo solar

• Autores: Zain, Patricio Salvador
• Año de publicación: 2016
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis de grado
• Colaborador/a o director/a de tesis: Elía, Gonzalo Carlos de
• Materia: Astronomía; Planetas; Formación planetaria; Ciencias Planetarias
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

Estudios teóricos y observacionales sugieren la existencia de una gran diversidad de sistemas planetarios en el Universo. Por ende, resulta interesante analizar el proceso de formación de planetas de tipo terrestre que podrían ser habitables, asumiendo diferentes entornos dinámicos. En el presente trabajo estudiaremos la formación y evolución de planetas de tipo terrestre en la zona habitable y la adquisición de agua de los mismos alrededor de estrellas de tipo solar. Para ello se plantean 5 escenarios de trabajo, definidos por el planeta más masivo del sistema actuando como perturbador, formado alrededor de la línea de hielo durante la etapa gaseosa. Dichos escenarios están formados por un planeta análogo a: 1. Júpiter 2. Saturno 3. Neptuno 4. súper Tierra I, de ∼5 M⊕ 5. súper Tierra II, de ∼2.5 M⊕ Para cada escenario de trabajo se hizo uso de dos diferentes herramientas numéricas. Por un lado, se utilizó un modelo semianalítico para analizar la formación de tales planetas masivos, así como también determinar las distribuciones de embriones y planetesimales al final de la etapa gaseosa. Por otro lado, dichas distribuciones se usaron como condiciones iniciales para el desarrollo de simulaciones de N-cuerpos, las cuales describen de manera adecuada los procesos dinámicos de la evolución de un sistema. El escenario de Júpiter muestra ser muy eficiente para la formación de planetas en la zona habitable. Estos planetas resultan ser súper Tierras con una masa promedio de 6M y contenidos porcentuales de agua entre el 25 % y 50 %. Debido a tales características, ellos han sido catalogados como mundos de agua. Por otro lado, el escenario de Saturno muestra no ser tan eficiente para la supervivencia de planetas en la zona habitable como el escenario anterior. No obstante, en el escenario de Saturno es posible la formación de mundos de agua con propiedades físicas y orbitales similares a los formados en el escenario de Júpiter. En el tercer escenario, el planeta que sobrevive en la zona habitable es el mismo planeta análogo a Neptuno, el cual finaliza la simulación con 20M⊕-30 M⊕. Sin embargo, el potencial interés astrobiológico permanece incierto. En efecto, dependiendo de la evolución de sus envolturas gaseosas durante la etapa de impactos, dichos planetas podrían ser Neptunos propiamente dichos o megaTierras. De una forma u otra, los mismos adquieren grandes cantidades de agua durante su evolución lo cual podría ser importante para la posterior formación de satélites. El escenario de súper Tierra I también muestra ser eficiente para la formación de mundos de agua en la zona habitable. En efecto, dichos planetas son súper Tierras con masas promedio de 9 M y contenidos porcentuales de agua entre 27 % y 40 %. Por otro lado, el escenario súper Tierra II también resulta ser eficiente para la formación de mundos de agua en la zona habitable, los cuales finalizan con masas entre 1 M⊕ y 6 M⊕, y contenidos porcentuales de agua entre 6 % y 42 %. Vale la pena destacar que en este quinto escenario se forma el planeta con menor contenido porcentual de agua de todas nuestras simulaciones, el cual sobrevive en la zona habitable con 1.25 M⊕ y un 6 % de agua en masa. Estos resultados nos permiten inferir que aquellos escenarios con perturbadores muy masivos o poco masivos, esto es con un Júpiter o una súper Tierra, resultan ser los más eficientes para la formación de planetas de tipo terrestre en la zona habitable. Además, destacamos que la formación de mundos de agua parecería ser un proceso muy común en el Universo.
Licenciado en Astronomía
Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas