Astrofísica de la Formación Planetaria

Curso Astrofísica USACH. Código 27033-1. Primer semestre 2024. Clases Martes 9:00 am a 11:10 am. Block A, Física.

Este es un curso sobre nuestros orígenes, en contexto astronómico. El curso brinda una introducción a los procesos físicos que dan forma a los sistemas planetarios, cubriendo todas las etapas de la formación de planetas. El curso comienza con un contexto local -nuestro sistema solar-, donde abordaremos lo que hemos aprendido de recolección de meteoritos, visitas de sondas a otros planetas, la nebulosa primordial, y una descripción de la estructura y evolución de los discos protoplanetarios. Luego, continúa con la formación de planetesimales, planetas rocosos y gigantes, y concluye describiendo los efectos gravitacionales y evolución dinámica del gas de los sistemas planetarios. Este curso abordará lo que hemos aprendido en los últimos años a partir de observaciones de la misión Kepler, los observatorios ALMA y VLT, y los resultados del reciente telescopio espacial JWST. Tocaremos nuevas ideas teóricas que incluyen la “pebble accretion” y una comprensión actualizada en áreas como la subestructura de discos protoplanetarios y la migración y detección de exoplanetas jóvenes.

El objetivo del curso es que las y los estudiantes sean capaces de adquirir una intuición profunda sobre las teorías modernas de la formación de planetas y los últimos resultados que han revolucionado nuestro entendimiento de los orígenes planetarios. El curso además busca pavimentar el camino para poder realizar un proyecto de investigación en el tema de formación planetaria.

1. Introducción, ¿Qué es un planeta? Definiciones y discusión. [slides]
2. Los orígenes del Sistema Solar [slides 1]
3. Observaciones de sistemas planetarios [slides 1] [slides 2] [slides 3] [ejercicio] [preguntas prueba]
   • Review on Direct imaging of exoplanets by Alice Zurlo
   • Review on From Bubbles and Filaments to Cores and Disks by Pineda et al. PPVII review
   • Review on The Solar Neighborhood in the Age of Gaia by Zucker et al. PPVII review
4. Estructura de discos protoplanetarios [slides 1] [slides 2]
5. Evolución de discos protoplanetarios [slides 1]
• Review on Setting the Stage for Planet Formation: Measurements of the Fundamental Disk Properties by Miotello et al. PPVII review
6. Formación de planetesimales [slides 1]
7. Formación de planetas terrestres [slides 1]
8. Formación de planetas gigantes [slides 1]
9. Evolución temprana de sistemas planetarios [slides 1]
10. Detección de exoplanetas jóvenes o protoplanetas [slides 1]

Trabajo final: Análisis de imagen del continuo de un disco protoplanetario [pdf] [Jupyter notebook] [slides]

• Paper What is the Mass of a Gap-opening Planet? by Dong and Fung (2017).

Presentaciones orales: Presentación tipo journal club/astro-ph de papers importantes para el área de formación planetaria [slides]

Evaluación presentaciones orales: Documento con instrucciones para evaluación por pares

Textbook

El curso se basa enormemente en el libro y las lectures de Phil Armitage (abajo), pero también incluye material propio y referencias actualizadas de los últimos avances en materias de formación planetaria tanto teórica como observacional. Muchas de las referencias corresponden a los reviews de Protostars & Planets VII.

• Astrophysics of Planet Formation, 2nd edition, Philip J. Armitage, Stony Brook University.
• [Open Access] Lecture notes on the formation and early evolution of planetary systems, Philip J. Armitage.

Literatura descolonizadora

Estas obras aportan a una comprensión más acabada y descolonizada de la pregunta de los orígenes. Si no tienen acceso a estas obras, se pueden acercar a mi oficina a pedirlas prestadas.

• El Libro de la Luna, Fatoumata Kébé
• Azmapu, Elisa Loncón
• The Disordered Cosmos: A Journey into Dark Matter, Spacetime, and Dreams Deferred, Chanda Prescod-Weinstein

Una prueba teórica y un trabajo de análisis de datos de formación planetaria.

Si algún estudiante siente que necesita ajustes didácticos para poder participar y realizar el curso, les invito a contactar al Departamento de Formación Integral e Inclusión, y/o a mi directamente para que juntos busquemos las mejoras junto a los organismos universitarios especializados. También es importante mencionar que se pueden aplicar actividades de sensibilización y formación con perspectiva de género a través de la Dirección de Género, Diversidad y Equidad.