23/07/2014
ESTUDI DE LES INTERACCIONS PER MAREA EN EXOPLANETES DESCOBERTS PER LA MISSIÓ KEPLER
(TREBALL DE GRAU EN FÍSICA)
Les interaccions per forces de marea es troben presents en gairebé tots els cossos celestes i són causades per la influència de la gravetat dels seus veïns. Es donen principalment entre planetes i satèl·lits, i entre estrelles i planetes. Aquest tipus d’interacció és més intensa com més a prop es trobin els objectes entre sí.
La interacció entre les estrelles i els seus companys més propers porten el sistema a un estat final en que el període de rotació de l’estrella acaba sent el mateix que el període orbital del planeta. L’estudi d’aquesta sincronització en els sistemes planetaris descoberts per la Missió Kepler és l’objectiu principal d’aquest Treball de Grau. No obstant, abans de tot cal assolir dos objectius previs. En primer lloc cal determinar els períodes de rotació de les estrelles per després estimar quina és la seva edat aproximada.
Degut a la presència de taques a les estrelles podem estimar els seus períodes de rotació, fent ús de les corbes de llum disponibles a la web de la Missió Kepler, ja que el flux de llum que n’arriba varia lleugerament al llarg de la seva rotació. Després determinem l’edat dels sistemes fent servir la girocronologia, una tècnica desenvolupada força recentment que assigna una edat a les estrelles en funció del seu període de rotació.
El període de rotació típic entre les estrelles estudiades es troba entre els 10 i 30 dies, que es correspon amb una edat de entre 1000 i 3000 milions d’anys, aproximadament. Això ens podria portar a la falsa conclusió de que el nostre Sol és una estrella força vella (4600 milions d’anys), no obstant, el problema és que la girocronologia és una tècnica poc viable per a les estrelles d’edat avançada, degut a la disminució de la seva activitat a les capes superficials.
Amb les dades prèviament obtingudes podem comparar els períodes rotacionals i orbitals per visualitzar els possibles sistemes que hagin assolit la sincronització.
D’altra banda el temps necessari per assolir la sincronització no ha de ser més gran que l’edat del sistema, i es pot estimar amb una relació que té en compte principalment la massa del planeta o company més proper a l’estrella principal i la seva distancia. Aquest temps acostuma a ser molt més gran que l’edat de l’Univers, de manera que la sincronització només s’assoleix per a planetes molt massius (masses a partir de Júpiter) i per a distàncies molt curtes (òrbites més curtes que Mercuri), a les que corresponen períodes orbitals molt curts d’acord amb la Tercera Llei de Kepler. En darrer lloc, la física que hi ha darrere les forces de marea també ens permet acotar la massa dels objectes afectats per aquestes interaccions i classificar-los entre gegants gasosos, nanes marrons o estrelles (en el cas de sistemes binaris).
Descàrrega del treball complet
Àlex Pagès Pérez
Universitat Autònoma de Barcelona
Soci de l’Associació Astronòmica de Girona número 50