Este documento resume la formación química del universo y la Vía Láctea, incluyendo la formación de elementos en estrellas y su dispersión a través de supernovas. También describe la ubicación de la zona habitable en nuestra galaxia y los requisitos para que los planetas sean capaces de soportar vida, con un enfoque en los exoplanetas rocosos. Finalmente, discute brevemente la ecuación de Drake y las posibilidades de encontrar vida inteligente en otros mundos.

1. ZONAS
HABITABLES
en
GALAXIAS
Leticia Carigi
Instituto de Astronomía
UNAM

2. El Cosmos: Laboratorio químico
Los 6 elementos más
abundantes en el
Universo son:
Hidrógeno
Helio
C Oxígeno
H
O Carbono
N
Neón
Nitrógeno
Campo Ultra Profundo de Hubble.
Galaxias hace 12 Gaños Todos los elementos de la tabla periódica …

3. 2010
2011
2012

4. Júpiter

5. Las
Pléyades

6. Nebulosa
de Orión

7. M74

8. Cúmulo de Galaxias de Virgo
Gas intergaláctico

9. Sol
H (71.6 %)
He (27.0 %)
Z¤=1.4%
Extremo ultravioleta, 284 A, 2x106 K M8 = 2 x 1030 Kg

10. Vía Láctea MVL~1011 M8
8 kpc
Z~ 3 Z8
Sol
Z~ 0.1 Z8 25 kpc
1 kpc ~ 3,300 años luz ~ 3.10 × 1016 km

11. IC1101. R ~ 60 RVL. M ~2000 MVL. Z ~ 10 Z8
Ultra débil
R ~ 0.001 RVL
M ~ 10-5 MVL
Z ~ 3 × 10-4 Z8

12. Edad Universo
= 13.7 mil
1ro
millones de
ENERO años
0:00 am
= 13.7 Gaños
GRAN
EXPLOSION
31
DICIEMBRE
12:00 pm

13. 1ras estrellas
~300 millones de años
Universo temprano (4 minutos hasta 1ras estrellas) formado por:
75 % de Hidrógeno 25 % de Helio 0 % de Metales

14. Estrellas de m > 9 Mž sintetizan Helio, Carbono, Oxígeno, Neón,…
Las estrellas de m < 9 Mž sintetizan Helio, Carbono y Nitrógeno

15. NEBULOSA SOLAR
9.1 Gaños

16. 1ro ENERO
GRAN
EXPLOSION
t ~ 9.1 Gaños
9
SEPTIEMBRE
SISTEMA
SOLAR

17. H (71.54 %)
He (27.03 %)
Z¤=1.43%
O (0.73%)
C (0.30%)
N (0.07)
Si (0.08)
Mg (0.06)
Ne (0.04)
Fe (0.01%)
….
Extremo ultravioleta, 304 A, 7x104 K

18. SISTEMA SOLAR
Rocosos
Gaseosos
Enanos

19. CIANOBACTERIAS
ZT=99.9%
Fe (33%)
O (30%)
Si (15%)
Mg (13%)
S (3%)
Ni (2%)
Ca (1.5%)
Al (1%) PLANETA TIERRA
…

20. 1ro ENERO
GRAN
EXPLOSION
14 SEPTIEMBRE
FORMACION
TIERRA
9
OCTUBRE
t ~ 10.2 Gaños
CIANOBACTERIAS

21. TIPOS DE
ESTRELLAS 96 % Mg
85 % Si
Mg Si Fe 30 % Fe
Hiper
Estrella gigante
Sol azul azul
Enana 1 Mʘ 30 Mʘ 200 Mʘ
roja
0.2 Mʘ

22. 4 % Mg
15 % Si
70 % Fe
Estrellas
binarias
interactuantes.
SNIa

23. Hace 230-65
millones de años
24-29 DICIEMBRE
9
OCTUBRE
DINOSAURIOS
CIANOBACTERIAS

24. 1ro ENERO
GRAN
EXPLOSION
Hace 2 millones de años
(Homo Erectus)
14 SEPTIEMBRE
FORMACION 31
TIERRA DICIEMBRE
11:54 pm
APARICION
HOMBRE

25. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL SER HUMANO
96.2 % 3.8 % sales:
Calcio (1.4%)
compuestos Fósforo (1.0%)
Potasio (0.4%)
orgánicos: Azufre (0.3%)
Sodio (0.2%)
Cloro (0.2%)
Oxígeno (65.0%) Magnesio(0.1%)
Iodo (0.1%)
Carbono (18.5%) Hierro (0.1%)
Hidrógeno (9.5%)
Nitrógeno (3.2%)
ZSH ~ 90 % ~ 45 Zž
Somos MUY metálicos

26. CHONSP
50 % C
2%O
20 % S 98 % O
30 % N
80 % S
100 % P
50 % C
70 % N
Hiper
Estrella gigante
Sol azul azul
Enana 1 Mʘ 30 Mʘ
roja 200 Mʘ
0.2 Mʘ

28. PLANETAS Hasta el 19 julio del 2011
563 planetas extrasolares
EXTRASOLARES Masas = 2 MT - 31 MJ
Super Tierras a Super Jupiters
MJ = 2×1027 Kg
= 320 MT
MT = 6×1024 Kg
57 sistemas planetarios multiple

29. 563 Nuestra galaxia. Vía Láctea
Exoplanetas
descubiertos
1 kpc = 1000 pc
25 kpc
Sol 8 kpc

30. Contenido de elementos químicos
pesados en los exoplanetas
Sol
Z~ 0.1 Z8

31. Zona con suficiente elementos químicos
geofísicos para formar planetas sólidos
8 kpc
Z~ 3 Z8
Sol
9 kpc
Z~ 0.1 Z8

32. Planetas con hábitat estable:
Lejos de Supernovas
SN del Cangrejo
Planetas
con
hábitat
estable:
Lejos de
estrellas
cercanas
Rayos X: azul; Optico: Rojo-Amarillo; Infrarojo: Púrpura

33. Zona habitable de la Vía Láctea
8 kpc
Sol
2 kpc
Mayor probabilidad de encontrar
1 planeta habitable alrededor
Lineweaver et al. (2004) de una estrella

34. Civilización tecnológicamente comunicativa
4.5 Gaños ~1/3 de la edad del Universo!
¿Se requiere tanto tiempo para crear vida
”inteligente”?
Y … ¿CUANTO TIEMPO PARA QUE
SE AUTODESTRUYA?

35. ZONA HABITABIBLE con vida inteligente
8 kpc
Sol
2 kpc
10% de todas
las estrellas
nacidas en la
Vía Láctea Estrellas con edades mayores a 4.5 Gaños

36. Zona habitable de la Vía Láctea
0.5 kpc
Sol
3 kpc
Mayor probabilidad de encontrar
1 estrella con un planeta habitable
Prantzos (2008)
Gowanlock et al. (2011) 1.2% de las estrellas de la MW

37. ESTRELLAS en Sistemas planetarios habitables
• Masa de la estrella menor que ~ 2 M¤
• No evolucionadas

38. Zona habitable circunestelar del Sistema Solar
Agua líquida. Depende de atmósfera planetaria
1 UA = 1.5 × 108 km

39. PLANETA HABITABLE
MASA entre 1 y 10 MT = Tierras y Supertierras
Tierra Supertierra Neptuno
• Retener atmósfera • Actividad geológica
• Atmósfera para T y P estable (regular T)

40. Planetas tipo terrestres detectados
M < 10 MT
Gl 581e (1.94 MT)
Kepler-11 f (2.30 MT)
MT = 0.003 MJ

41. GLIESE 581. d=6.3 pc, M*=0.31 M¤, edad = 8 Gaños, Z=0.73 Z¤
Sol
Masa de la estrella
Gl 581 d
M ~ 7 MT
Periodo orbital = 67 días
Zona
Habitable
Distancia a la estrella (UA)

42. Pandora es una luna LUNAS HABITABLE
del planeta gaseoso
gigante Polifemo, en α
Centauri- A (1.34 pc)
CIENCIA FICCION ?

43. LUNAS HABITABLE
Planeta masivo
Masa luna
~ 1 MT

44. Europa en Júpiter Radio=0.25 RT
Masa = 0.008 MT
Superficie de Europa en colores falsos (sonda Galileo).
Corteza de hasta 100 Km de espesor

45. Encelado
Titan

46. Buscando mundo HABITADOS

47. Ecuación de Drake
Número N de civilizaciones capaces
de comunicarse a través de ondas
electromagnéticas
N = R∗ × f p × ne × fl × fi × f c × L
Estimación Dr. Frank Drake (1960)

48. N = R∗ × f p × ne × fl × fi × f c × L
N= Número de civilizaciones que podrían comunicarse en
nuestra galaxia, la Vía Láctea.
– R* = tasa de formación de estrellas capaces de albergar
vida (tipo solar)(estrellas por año).
– fp = fracción de estrellas que tienen sistemas planetarios.
– ne = número de planetas localizado en la zona habitable.
– fl = fracción de planetas donde la vida ha aparecido.
– fi = fracción de planetas donde la vida “inteligente” se ha
desarrollado.
– fc =fracción de planetas donde la vida “inteligente” ha
desarrollado una tecnología e intenta comunicarse.
– L = duración promedio de civilizaciones tecnológicamente
comunicativas emitiendo señales hacia el espacio

49. N = R∗ × f p × ne × fl × fi × f c × L
• Evaluando esta ecuación, llegamos a:
u N ≈ 10 × 0.5 × 1 × 0.2 × 0.2 × 0.1 × L
u N ≈ 1/50 L
• ¿Cuánto años dura una civilización avanzada y
comunicativa?
o L=100 años implica 2 civilizaciones (pesimistas)
o L=10,000 años implica 200 civilizaciones (optimistas)
• ¿Estamos solos?

50. SETI: Search for Extraterrestrial Intelligence (1984)
• Hoy SETI se refiere a la búsqueda de
TECNOLOGIAS.
• Las tecnologías que podrían generar señales
detectables son: generación de energía,
transportación e intercambio de información.
• Estas no necesariamente estarían hechas para que
ser detectables remotamente.
• También se incluye la posibilidad de naves
(tripuladas o no).
• Mucha mayor probabilidad de encontrar planetas
con vida bacteriana.