dimecres, 19 de novembre del 2014

Els planetes



El nom, que significa estels errants, prové de que es mouen respecte al fons de les estrelles fixes. Els quatre primers són els planetes terrestres, Júpiter i Saturn són els gegants gasosos i Urà i Neptú són els gegants gelats. Plutó avui en dia no es considera planeta sinó planeta nan. Els primers sis planetes eren ja coneguts des de l’Antiguitat. Urà va ser descobert en el segle XVIII per observació i Neptú (en el segle XIX) observant la posició que s’havia predit matemàticament per la seva influència en Urà. Plutó va ser descobert en el segle XX seguint la pista d’un nou planeta X, l’existència del qual s’especulava a causa de les anomalies en l’òrbita d’Urà.

Mercuri

És el nom romà del missatger dels déus perquè era el déu més ràpid i el planeta és el que gira a més velocitat al voltant de Sol a causa de la seva proximitat. En alguns punts les temperatures van des de -175 º C a 425º C de la nit al dia.  El període de rotació és molt lent: 58,6 dies terrestres.  En certs llocs, un observador a Mercuri veuria el sol sortir avançar fins el punt més alt, retrocedir, pondre’s i tornar a sortir.  (Tot això seria molt lent pel baix ritme de rotació).

Venus

El nom romà prové de la deessa de l’amor i la bellesa. Venus és l’objecte més brillant de la nit desprès de la Lluna.  Com la Lluna (i Mercuri) té fases. És el planeta més proper a la Terra i el de grandària més similar. És, però, molt inhòspit: vents de 1.000 km/h, pressió atmosfèrica quasi 100 vegades més forta que la de la Terra, temperatura mitjana de 462 ºC, atmosfera de CO2 i pluges d’àcid sulfúric.

La Terra

El nom fa referència al sòl, a la terra seca. També fa referència a la deessa mare de Saturn. Es va formar fa uns 4.500 milions d’anys. Té, en proporció a la seva grandària, el satèl·lit més gran de tots els vuit planetes, la Lluna, que es creu formada per l’impacte d’un objecte d’una grandària similar a Mart, poc desprès de la formació de la Terra. Com a curiositat, el període de rotació de la Terra es va allargant per l’efecte de les marees principalment provocades per la Lluna i, al mateix temps la Lluna s’allunya (uns cms cada any). Fa 600 milions d’anys la duració del dia era de 21 hores en lloc de 24h. La Lluna contribueix a l’estabilitat de la inclinació de l’eix de rotació de la Terra i, per tant, a la del clima i, com a resultat, a fer possible la vida complexa. Com a curiositat: la nit a la Lluna dura  uns14 dies degut a que la rotació de la Lluna és d’uns 28 dies.

És l’únic planeta on s’ha descobert vida. La vida microbiana va aparèixer aviat quan les condicions ho van fer possible, desprès del període dels freqüents bombardeigs de meteorits, fa més de 3.500 milions d’anys.  Fa uns 2.500 milions d’anys els cianobacteris van usar l’energia del Sol per a produir oxigen (fotosíntesi) i, això, eventualment, va portar a l’aparició d’animals terrestres i l’home. Si un asteroide no hagués fet desaparèixer fa 65 milions d’anys els dinosaures potser no seríem aquí. La vida i, sobretot, la vida intel·ligent, és fruit de la necessitat (les lleis físico-químiques) i l’atzar.

En el segle XX hem començat l’exploració de l’espai i, recentment, l’exploració comercial.  Empreses com Space X ja han enviat naus per l’avituallament de l’estació espacial. Virgin Galaxy ja té desenes de passatgers en llista d’espera per a vols suborbitals.

Mart

En la mitologia romana era el déu de la guerra. Té dos petits satèl·lits no esfèrics, Fobos i Deimos. Té gel sec (CO2) en els pols. En la seva òrbita hi ha asteroides (troians). Es quasi segur que va tenir aigua en el passat i és possible que encara en tingui en el subsòl. En el futur probablement hi hauran colònies humanes a Mart. Un dels riscos contra els quals s’han de protegir els astronautes en el viatge a Mart és la radiació, sobretot si en el llarg viatge (uns set mesos) es produeixen tempestes solars. El dia que hi hagi una colònia a Mart no podrem conversar amb ells en temps real, ja que les transmissions tardaran uns tres minuts en arribar i tres més en tornar la resposta.

Júpiter

En la mitologia romana és el déu de cel, el més important. És tan gran que la seva massa és 2,5 vegades més gran que la de la resta de planetes. Es composa bàsicament de hidrogen i heli. Té un període de rotació de només 10 hores.En el 1610 Galileu va observar amb un telescopi rudimentari com els seus quatre satèl·lits principals es movien al seu voltant, la qual cosa va confirmar que la Terra no era el centre de l’univers. Aquests satèl·lits s’anomenen satèl·lits galileans i són: Io, Europa, Ganímedes (més gran que Mercuri) i Calisto. Té un total de 67 satèl·lits. A Europa s’ha detectat vapor d’aigua i es creu que pot tenir oceans subterranis on podria existir vida com en els llacs enterrats de l’Antàrtida.

Saturn

Era del déu de l’agricultura i pare de Júpiter. La seva massa és 95 vegades la de la Terra. Es, potser, el planeta més bonic gràcies als seus nou anells que consisteixen en gel, roques i pols.  Es creu que es composa de ferro, níquel, roca, hidrogen metàl·lic, hidrogen i heli líquids. A Saturn s’ha detectat vents de 1.800 km/h. En el seu satèl·lit més gran, Tità , s’han detectat rius de metà i aigua gelada. Saturn té 62 satèl·lits. Al seu satèl·lit Encèlad hi ha un oceà d’aigua en el subsòl in en el seu pol Sud hi han guèisers. Es un altre lloc del sistema solar on podria existir vida.

Urà

En la mitologia romana personifica el cel i és a la vegada marit i fill de Gaia (la Terra) que el va concebre sola (mitologia similar a la de la Verge Maria!). Urà era el pare de Saturn. L’atmosfera d’Urà és la més freda de tots els planetes (-224ºC) i es composa de hidrogen, heli, però també gel d’aigua, amoníac i metà. En el seu interior hi han roques i diversos tipus de gel. Encara que havia estat observat en diverses ocasions, inclús possiblement per Hiparc, 128 anys abans del naixement de Crist, el seu descobriment s’atribueix a William Herschel que el va observar en el 1781 i va veure que es movia respecte al fons d’estrelles fixes,  encara que, en un primer moment, va pensar que era un cometa. Herschel el volia anomenar con l’estel del rei Jordi III, però Bode va ser el que va escollir el nom d’Urà que va finalment prevaler.  La curiositat principal d’Urà és que té l’eix de rotació molt inclinat respecte a l’eclíptica (el pla de l’òrbita de la Terra al voltant del Sol). La inclinació és de 98º, de manera que prop del solsticis, un dels pols està enfocat al Sol i durant 42 anys té llum i l’altre es troba permanentment en la foscor durant 42 anys del total de 84 que dura l’òrbita del planeta al voltant del Sol.  Prop del solstici el cicle dia i nit només es produeix prop de l’equador, amb el Sol molt baix. Aquesta inclinació inusual podria ser a causa duna col·lisió amb un protoplaneta de la grandària de la Terra.  A Urà la intensitat de la llum solar és només 1/400 de la que tenim a la Terra. Urà té 27 satèl·lits.

Neptú

En la mitologia grega era germà de Júpiter i déu del mar. El seu descobriment va ser el resultat triomfal d’una predicció matemàtica de Le Verrier que va confirmar Galle en el 1846 observant el cel a 1º del lloc que havia predit Le Verrier qui, a la vegada, s’havia basat en pertorbacions en l’òrbita d’ Urà observades per Bouvard. Poc més tard es va descobrir el seu satèl·lit principal, Tritó.  A Neptú s’ha detectat els vents més forts del sistema solar de 2.100 km/h.  Neptú té 14 satèl·lits.

Plutó

En la mitologia romana era el déu del món dels morts i un dels germans de Júpiter. Avui dia no es considera un planeta sinó un objecte del cinturó de Kuiper i no és el més gran ja que Eris (descobert en el 2005) el supera en massa.  El nom li va posar una nena britànica d’onze anys, Venetia Burney. Té un volum petit equivalent a 1/3 del de la Lluna i la seva massa és només de 1/6 de la de la Lluna. Comparativament té un del seus satèl·lits que és força gran (la meitat de Plutó) i que es diu Caront, descobert en el 1978 i amb  el qual forma un sistema binari.  Plutó té cinc satèl·lits. Plutó va ser descobert en el 1930 per un jove astrònom de 23 anys, Clyde Tombaugh, a l’observatori Lowell, encara que ja s’havia observat en el 1909 en l’observatori Yerkes.

Té una òrbita inusualment inclinada respecte a la òrbita de la Terra i és molt el·líptica.  La posició de Plutó en la seva òrbita és caòtica i no es pot predir amb exactitud quina serà en 10 milions d’anys.

El Sol

En la mitologia romana és Helios, el pare de Circe, la deessa de la màgia.

Té un diàmetre 109 vegades més gran que la Terra i una massa 330.000 vegades més gran i un volum 1.300.000 vegades més gran. Concentra més del 99,9% de la massa de tot el sistema solar.  En el Sol a cada segon es fusionen 620 milions de tones d’hidrogen en heli, amb una pèrdua de massa de més de quatre milions de tones que es transformen en energia segons l’equació d’Einstein E=mc2.  Això equival a la desaparició de més de 4 milions de cotxes Seat Ibiza. Si el Sol desapareixes o esclatés ara, no ens en adonaríem fins al cap de 8 minuts que és el que tarda  la llum o qualsevol altre senyal que viatgi a aquesta velocitat màxima en recórrer els 150 milions de km que ens separem del Sol. La temperatura del Sol anirà pujant i d’aquí a menys de1.000 milions d’anys la Terra serà inhabitable.

Els estels són forns on es couen els àtoms. En el naixement de l’univers només es van formar el nuclis de l’hidrogen, heli i una petita part de liti. La resta de nuclis fins el ferro es formen en l’interior dels estels segons la seva grandària. Els elements més pesats que el ferro es formen quan estels de gran massa esclaten com a supernoves al final de les seves vides. Si porteu un anell d’or, porteu un record d’una supernova.

El cinturó de Kuiper

Situat més enllà de l’òrbita de Neptú. Va ser descobert va poc més de 20 anys. Els astròmoms hi han identificat uns 1.500 objectes des d’un diàmetre de metres a uns 2.000 km, però es sospita que en hi han milers de milions.

El núvol d’Oort

És un gran grup esfèric de cossos de gel d’aigua, metà i amoníac que es troba a una distància del Sol 50.000 vegades més gran que la Terra, és a dir a un quart de la distància entre el Sol i l’estrella més propera Proxima Centauri (la més propera de les tres d’Alfa Centauri). Està en la frontera del sistema solar. Es creu que d’allí surten els cometes que tenen períodes molt llargs i que ens venen en totes les direccions, al contrari que els cometes més propers que venen en òrbites en plans similars al de l’òrbita de la Terra.

Exoplanetes

Són els planetes que no pertanyen al sistema solar. El primer es va descobrir al voltant d’un estel de neutrons en el 1992. Avui en dia se’n coneixen més de 1800 gràcies, en bona part, al satèl·lit Kepler. S’ha calculat que en una distància de 16 anys-llum, és a dir en el nostre veïnatge còsmic, hi ha un 95% de probabilitat de que hi hagi almenys un planeta d’una grandària similar a la Terra i en una zona on l’aigua pugui estar en l’estat líquid, la qual cosa afavoriria l’aparició de vida. En els propers anys podrem obtenir indicacions de presència de vida amb nous telescopis tant espacials com terrestres que ens permetin analitzar les atmosferes d’aquest planetes. Per exemple, la detecció d’oxigen en l’atmosfera seria una indicació, ja que l’oxigen és molt reactiu i sense disposar de noves fons com són la fotosíntesi hauria de reaccionar amb els minerals. I més si també es detecta metà que reacciona fortament amb l’oxigen produint CO2 i aigua.

De totes maneres, cal dir que les distàncies interestel·lars són tan grans que viatjar a algun d’aquests planetes no és possible amb la tecnologia actual. Només per arribar als tres estels més propers a Alfa Centauri tardaríem 5 milions d’anys si voléssim amb un jet comercial.

Una nota sobre els estels de neutrons

La seva massa, posem per exemple, equivalent a dues masses solars està concentrada en una esfera de 20 km de diàmetre i la seva gravetat és tan gran que una caiguda d’una alçada de 90 cm ens faria estavellar-nos a la seva superfície a una velocitat de 1.600 km/s.

 

Imatge real d'un sistema extrasolar en formació


Imatge real  (no és un dibuix fet per un artista) d’un sistema planetari en formació al voltant d’un estel a 450 anys-llum de la Terra obtinguda amb el sistema de radiotelescopis Alma. Els 66 radiotelescopis situats al desert d’Atacama a Xile es poden combinar obtenint resolucions millors que les del telescopi espacial Hubble.

Per a que entengueu a quina distància està aquest estel que és de l’ordre de 100 vegades més gran que la distància als estels més propers al Sol, si hi poguéssim anar en un avió a reacció comercial tardaríem 600 milions d’anys en arribar-hi.

Una anècdota divertida d'un premi Nobel


El Nobel de física Brian Schmidt (Nobel en el 2011 pel descobriment de l’energia fosca, que està accelerant l’expansió de l’univers i constitueix el 70% de la massa-energia de l’univers) va anar a visitar la seva àvia que viu a Fargo, Dakota del Nord, i aquesta li va demanar que li portés la medalla que és d’or i pesa uns 225 grams.

Quan va passar l’equipatge pels raigs X al sortir de Fargo va veure que el personal de seguretat estaven sorpresos. L’or absorbeix els raigs X i, per tant, la imatge era totalment negra, cosa que no havien vist mai.

El diàleg va anar així:

-Senyor, hi ha una cosa a la seva bossa.

-Sí, suposo que és en aquesta capsa

-Què hi ha a la capsa?

-Una medalla gran d’or

Van obrir la capsa i li van preguntar:

-Qui li va donar?

-El rei de Suècia

-I per què li va donar?

-Perquè vaig ajudar a descobrir l’energia fosca, responsable de l’acceleració de l’expansió de l’univers

En aquest punt la cosa no els va fer cap gràcia i aleshores Schmidt va explicar que era la medalla del Premi Nobel i la seva pregunta va ser

-Què ha vingut vostè a fer a Fargo?

 

Fargo