Planeta de diamantes

Un planeta de carbono, también denominado planeta de diamante o planeta de

carburo, es un tipo de planeta terrestre propuesto porMarc Kuchner con capas internas

de diamante de varios kilómetros de espesor. Los planetas de diamante podrían formarse

en los discos protoplanetarios encontrados alrededor de muchas estrellas, si estos son

ricos en carbono y pobres en oxígeno.

En octubre de 2012 se anunció que 55 Cancri e en la constelación de Cáncer, era un

planeta de diamante y que, aunque no era el primero en ser detectado, si era el primero en

orbitar una estrella similar al Sol.1

Esta clase de planeta tendría que desarrollarse de manera diferente a la de

la Tierra, Marte y Venus, planetas de silicatos formados principalmente de compuestos de

oxígeno y silicio. Las teorías predicen que tales planetas probablemente tendrían un

núcleo de hierro similar al de los planetas terrestres conocidos y un manto líquido de

carbonatos. Tendrían una superficie de carburo de silicio y carburo de titanio, cubierta con

una capa de carbono que se encontraría en forma de grafito, posiblemente con una capa

de diamante en el interior si el planeta es lo bastante grande para producir

la presión suficiente.

La superficie sería rica en hidrocarburos y monóxido de carbono con una atmósfera de

metano y otros compuestos carbónicos. La vida sería posible en este tipo de planetas,

sobre todo si el agua está presente, pero el fuerte carácter reductor de dicho medio

ambiente podría causar que las formas de vida de estos planetas tengan

un metabolismo invertido al de las formas de vida terrestre que predominan en la

actualidad, usando compuestos ricos en oxígeno como alimento para reaccionar con

la atmósfera rica en carbono.

Los planetas del púlsar PSR 1257+12 podrían ser planetas de carbono, posiblemente

formados a causa del colapso de una estrella de carbono al envejecer. Otros buenos

candidatos a ser planetas de carbono podrían ser aquellos localizados cerca del centro de

la galaxia, donde las estrellas tienen más carbono que el Sol. Se ha detectado que el disco

de polvo de la estrella Beta Pictoris es rico en carbono y podrían estar formándose

planetas de este tipo.

Dado que las estrellas al morir expulsan al espacio grandes cantidades de carbono, en el

futuro al ir sucediéndose generaciones de estrellas y aumentar la cantidad presente de

dicho elemento, el número de planetas de carbono irá aumentando hasta que quizás en un

futuro lejano todos los planetas que se formen acaben por ser de éste tipo.

55 Cancri e: un planeta de diamante

55 Cancri e es un planeta extrasolar, ubicado aproximadamente a 41 años luz de la Tierra,

que posee una masa similar a la de Neptuno y orbita la estrella gemela solar 55 Cancri A.

Pero lo más interesante de 55 Cancri e es que al menos un tercio de su masa está

formada por diamantes, tal y como han descubierto ahora un equipo internacional de

astrónomos liderado por Nikku Madhusudhan.

diamantes

No estamos ante el primer ejemplo de planeta de estas características, pero sí es el

primero que se se encuentra orbitando una estrella parecida al Sol.

Madhusudhan ha señalado que:

la superficie de este planeta está probablemente cubierta de grafito y diamante, lo que

supone la primera visión de un mundo rocoso con una química completamente diferente

de la Tierra.

El planeta es mucho más denso que la Tierra, con una masa ocho veces mayor, y es muy

caliente, con temperaturas en su superficie que alcanzan los 1.648 ºC.

Este planeta de diamante es 5 veces más grande que la Tierra. Tiene un diámetro

de 60.000 kilómetros y es sin duda el diamante más grande del universo (hasta

ahora conocido, claro). El diamante gigante cuenta con un tamaño similar al de

Júpiter, aunque tiene una densidad 10 veces mayor que este.

PSR J1719-1438, su estrella

Este curioso planeta gira en torno a otra gran curiosidad de la galaxia, una estrella de

neutrones. Esta estrella, llamada PSR J1719-1438, tiene un diámetro de 20

kilómetros, pero cuenta con una masa 1,5 veces mayor a la de nuestro Sol. Con

estas características, es una de las estrellas más densas que se conocen y tiene un

tamaño verdaderamente inmenso.

KIRK39/WIKIMEDIA COMMONS

PSR J1719-1438 gira unas 173 veces por segundo, o sea que si la comparamos

conla Tierra, la cual da un giro completo cada 24 horas, ésta, en el mismo lapso de

tiempo gira unas 15 millones de veces. Este tipo de estrellas sólo pueden detectarse

por sus ondas de radio, que llegan a la Tierra cada cierto tiempo.

Formación del diamante

Este planeta está básicamente formado por carbono, pero dado a su alta densidad,

los científicos creen que éste ya se debe haber cristalizado. La estrella de neutrones

ha favorecido a este inusual suceso y hoy, sería un enorme diamante sólido.

ANDREYSTRATILATOV/ISTOCK/THINKSTOCK

Por lo general, las planetas que circundan este tipo de estrellas tardan una hora en

darle la vuelta a su astro, aunque en este caso la historia es algo diferente. El

planeta diamante tarda aproximadamente 2 horas y 10 minutos en dar la vuelta, lo

cual significa que se ha alejado y por esto, es más lento de lo normal.

Fuerza de gravedad

La gravedad es una de las cuatro interacciones fundamentales. Origina la aceleración que

experimenta un cuerpo físico en las cercanías de un objeto astronómico. También se

denomina interacción gravitatoria o gravitación.

Por efecto de la gravedad tenemos la sensación de peso. Si estamos situados en las

proximidades de un planeta, experimentamos una aceleración dirigida hacia la zona

central de dicho planeta —si no estamos sometidos al efecto de otras fuerzas—. En la

superficie de la Tierra, la aceleración originada por la gravedad es 9.81 m/s²,

aproximadamente.

Albert Einstein demostró que: «Dicha fuerza es una ilusión, un efecto de la geometría del

espacio-tiempo. La Tierra deforma el espacio-tiempo de nuestro entorno, de manera que el

propio espacio nos empuja hacia el suelo».1 Aunque puede representarse como uncampo

tensorial de fuerzas ficticias.

La gravedad posee características atractivas, mientras que la denominada energía oscura

tendría características de fuerza gravitacional repulsiva, causando la acelerada expansión

del universo.

La gravedad es una de las cuatro interacciones fundamentales. Origina la aceleración que

experimenta un cuerpo físico en las cercanías de un objeto astronómico. También se

denomina interacción gravitatoria o gravitación.

Por efecto de la gravedad tenemos la sensación de peso. Si estamos situados en las

proximidades de un planeta, experimentamos una aceleración dirigida hacia la zona

central de dicho planeta —si no estamos sometidos al efecto de otras fuerzas—. En la

superficie de la Tierra, la aceleración originada por la gravedad es 9.81 m/s²,

aproximadamente.

Albert Einstein demostró que: «Dicha fuerza es una ilusión, un efecto de la geometría del

espacio-tiempo. La Tierra deforma el espacio-tiempo de nuestro entorno, de manera que el

propio espacio nos empuja hacia el suelo».1 Aunque puede representarse como uncampo

tensorial de fuerzas ficticias.

La gravedad posee características atractivas, mientras que la denominada energía oscura

tendría características de fuerza gravitacional repulsiva, causando la acelerada expansión

del universo.

Mecánica clásica: ley de la gravitación universal de Newton[editar]

Artículo principal: Ley de gravitación universal

Fuerzas mutuas de atracción entre dos esferas de diferente tamaño. De acuerdo con la

mecánica newtoniana las dos fuerzas son iguales en módulo, pero de sentido contrario; al

estar aplicadas en diferentes cuerpos no se anulan y su efecto combinado no altera la

posición del centro de gravedad conjunto de ambas esferas.

En la teoría newtoniana de la gravitación, los efectos de la gravedad son siempre

atractivos, y la fuerza resultante se calcula respecto del centro de gravedad de ambos

objetos (en el caso de la Tierra, el centro de gravedad es su centro de masas, al igual que

en la mayoría de los cuerpos celestes de características homogéneas). La gravedad

newtoniana tiene un alcance teórico infinito; pero la fuerza es mayor si los objetos están

próximos, y mientras se van alejando dicha fuerza pierde intensidad. Además Newton

postuló que la gravedad es una acción a distancia (y por tanto a nivel relativista no es una

descripción correcta, sino solo una primera aproximación para cuerpos en movimiento muy

lento comparado con la velocidad de la luz).

La ley de la gravitación universal formulada por Isaac Newton postula que la fuerza que

ejerce una partícula puntual con masa sobre otra con masa es directamente proporcional

al producto de las masas, e inversamente proporcional al cuadrado de ladistancia que las

separa:

donde es el vector unitario que dirigido de la partícula 1 a la 2, esto es, en la dirección del

vector , y es laconstante de gravitación universal, siendo su valor aproximadamente

6,674 × 10−11 N•m²/kg².

Por ejemplo, usando la ley de la gravitación universal, podemos calcular la fuerza de

atracción entre la Tierra y un cuerpo de 50 kg. La masa de la Tierra es 5,974 × 1024 kg y

la distancia entre el centro de gravedad de la Tierra (centro de la tierra) y el centro de

gravedad del cuerpo es 6378,14 km (igual a 6 378 140 m, y suponiendo que el cuerpo se

encuentre sobre la línea del Ecuador). Entonces, la fuerza es:

La fuerza con que se atraen la Tierra y el cuerpo de 50 kg es 490.062 N (Newtons,

Sistema Internacional de Unidades), lo que representa 50 kgf (kilogramo-fuerza, Sistema

Técnico), como cabía esperar, por lo que decimos simplemente que el cuerpo pesa 50 kg.

Mecánica relativista: Teoría general de la relatividad[editar]

Artículos principales: Relatividad general y Aproximación para campos gravitatorios

débiles.

Representación esquemática bidimensional de la deformación del espacio-tiempo en el

entorno de la Tierra.

Una representación del paraboloide de Flamm, cuya curvatura geométrica coincide con la

del plano de la eclíptica o ecuatorial de una estrellaesféricamente simétrica.

Albert Einstein revisó la teoría newtoniana en su teoría de la relatividad general,

describiendo la interacción gravitatoria como una deformación de la geometría del espacio-

tiempo por efecto de la masa de los cuerpos; el espacio y el tiempo asumen un papel

dinámico.

Según Einstein, no existe el empuje gravitatorio; dicha fuerza es una ilusión, un efecto de

la geometría. Así, la Tierra deforma el espacio-tiempo de nuestro entorno, de manera que

el propio espacio nos empuja hacia el suelo. Una hormiga, al caminar sobre un papel

arrugado, tendrá la sensación de que hay fuerzas misteriosas que la empujan hacia

diferentes direcciones, pero lo único que existe son pliegues en el papel, su geometría.1

La deformación geométrica viene caracterizada por el tensor métrico que satisface las

ecuaciones de campo de Einstein. La "fuerza de la gravedad" newtoniana es solo un

efecto asociado al hecho de que un observador en reposo respecto a la fuente del campo

no es un observador inercial y por tanto al tratar de aplicar el equivalente relativista de las

leyes de Newtonmide fuerzas ficticias dadas por los símbolos de Christoffel de la métrica

del espacio-tiempo.

Cálculo relativista de la fuerza aparente[editar]

En presencia de una masa esférica, el espacio-tiempo no es plano sino curvo, y el tensor

métrico g que sirve para calcular las distancias viene dado en coordenadas usuales ,

llamada métrica de Schwarzschild:

Mecánica cuántica: búsqueda de una teoría unificada[editar]

Artículo principal: Gravedad cuántica

Representación gráfica del entramado de bucles que definen el espacio-tiempo según la

gravedad cuántica de bucles.

Sección bidimensional proyectada en 3Dde una variedad de Calabi-Yau de dimensión 6

embebida en CP4, este tipo de variedades se usan para definir una teoría de supercuerdas

en diez dimensiones, usada como modelo de gravedad cuántica yteoría del todo.

Aunque aún no se dispone de una auténtica descripción cuántica de la gravedad. Todos

los intentos por crear una teoría física que satisfaga simultáneamente los principios

cuánticos y a grandes escalas coincida con la teoría de Einstein de la gravitación, han

encontrado grandes dificultades. En la actualidad existen algunos enfoques prometedores

como la gravedad cuántica de bucles, lateoría de supercuerdas o la teoría de twistores,

pero ninguno de ellos es un modelo completo que pueda suministrar predicciones

suficientemente precisas. Además se han ensayado un buen número de aproximaciones

semiclásicas que han sugerido nuevos efectos que debería predecir una teoría cuántica de

la gravedad. Por ejemplo, Stephen Hawking usando uno de estos últimos enfoques sugirió

que un agujero negro debería emitir cierta cantidad de radiación, efecto que se llamó

radiación de Hawking y que aún no ha sido verificado empíricamente.

Las razones de las dificultades de una teoría unificada son varias. La mayor de ellas es

que en el resto de teorías cuánticas de campos la estructura del espacio-tiempo es fija

totalmente independiente de la materia, pero en cambio, en una teoría cuántica de la

gravedad el propio espacio-tiempo debe estar sujeto a principios probabilistas, pero no

sabemos como describir un espacio de Hilbert para los diversos estados cuánticos del

propio espacio-tiempo. Así La unificación de la fuerza gravitatoria con las otras fuerzas

fundamentales sigue resistiéndose a los físicos. La aparición en el Universo de materia

oscura o una aceleración de la expansión del Universo hace pensar que todavía falta una

teoría satisfactoria de las interacciones gravitatorias completas de las partículas con masa.

Otro punto difícil, es que de acuerdo con los principios cuánticos, el campo gravitatorio

debería manifestarse en "cuantos" o partículas bosónicas transmisoras de la influencia

gravitatoria. Dadas las características del campo gravitatorio, la supuesta partícula que

transmitiría la interacción gravitatoria, llamada provisionalmente gravitón, debería ser una

partícula sin masa (o con una masa extremadamente pequeña) y un espín de . Sin

embargo, los experimentos de detección de ondas gravitatorias todavía no han encontrado

evidencia de la existencia del gravitón, por lo que de momento no es más que una

conjetura física que podría no corresponderse con la realidad.

La interacción gravitatoria como fuerza fundamental[editar]

La interacción gravitatoria es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la Naturaleza,

junto al electromagnetismo, la interacción nuclear fuerte y la interacción nuclear débil. A

diferencia de las fuerzas nucleares y a semejanza del electromagnetismo, actúa a grandes

distancias. Sin embargo, al contrario que el electromagnetismo, la gravedad es una fuerza

de tipo atractiva aunque existen casos particulares en que las geodésicas temporales

pueden expandirse en ciertas regiones del espacio-tiempo, lo cual hace aparecer a la

gravedad como una fuerza repulsiva, por ejemplo la energía oscura