Las estrellas enanas rojas son el tipo de estrella más común en nuestro vecindario, y probablemente en la Vía Láctea. Debido a eso, muchos de los exoplanetas similares a la Tierra y que potencialmente sustentan la vida que hemos detectado están en órbita alrededor de enanas rojas. El problema es que las enanas rojas pueden exhibir un comportamiento de llamarada intensa, mucho más enérgico que nuestro relativamente plácido Sol.
Entonces, ¿qué significa eso para el potencial de esos exoplanetas para sustentar la vida?
La mayor parte de la vida en la Tierra, y probablemente en otros mundos, depende de la energía estelar para sobrevivir. El Sol ha sido el motor de la vida en la Tierra desde que se reprodujeron las primeras células. Pero a veces, como todas las estrellas, el Sol actúa y emite llamaradas.
A veces emite llamaradas extremadamente enérgicas. La poderosa energía magnética en la atmósfera del Sol se vuelve inestable y se libera una enorme cantidad de energía. Si se lanza hacia la Tierra, puede causar problemas. Puede provocar interrupciones en las comunicaciones por radio e incluso apagones.
Pero en términos de actividad de llamaradas, el Sol es relativamente débil en comparación con otras estrellas. Algunas estrellas, especialmente las enanas rojas, pueden brillar con frecuencia y violencia. Un equipo de investigadores estudió cómo la actividad de las llamas afecta la atmósfera y el potencial de vida en planetas similares a la Tierra que orbitan estrellas de baja masa, incluidas estrellas de tipo M, estrellas de tipo K y estrellas de tipo G.
Arte de una estrella enana roja en llamas, orbitada por un exoplaneta. (NASA / ESA / G. Bacon / STScI)
El nuevo estudio se llama “Persistencia de la química atmosférica impulsada por las llamaradas en mundos de zonas habitables rocosas“. El autor principal es Howard Chen, estudiante de doctorado en la Universidad Northwestern. El artículo se publica en la revista Astronomía de la naturaleza.
“Nuestro Sol es más un gigante apacible”, dijo Allison Youngblood, astrónoma de la Universidad de Colorado en Boulder y coautora del estudio.
“Es más vieja y no tan activa como las estrellas más jóvenes y más pequeñas. La Tierra también tiene un campo magnético fuerte, que desvía los vientos dañinos del Sol”.
Eso ayuda a explicar por qué la Tierra está positivamente “llena de vida” como Carl Sagan describió nuestro planeta. Pero para los planetas que orbitan alrededor de estrellas de baja masa como las enanas rojas (enanas M), la situación es muy diferente.
Sabemos que las erupciones solares y las eyecciones de masa coronal asociadas pueden ser muy dañinas para las perspectivas de vida en exoplanetas desprotegidos. Los autores escriben en su introducción que “[s]La actividad tellar, que incluye llamaradas estelares, eyecciones de masa coronal (CME) y eventos de protones estelares (SPE), tiene una profunda influencia en la habitabilidad de un planeta, principalmente a través de su efecto en la atmósfera. ozono. “
Un solo destello aquí y allá con el tiempo no tiene mucho efecto. Pero muchas enanas rojas exhiben quemaduras más frecuentes y prolongadas.
“Comparamos la química atmosférica de los planetas que experimentan llamaradas frecuentes con los planetas que no experimentan llamaradas. La química atmosférica a largo plazo es muy diferente”, dijo Howard Chen de Northwestern, el primer autor del estudio, en un presione soltar.
“Las llamaradas continuas en realidad impulsan la composición atmosférica de un planeta a un nuevo equilibrio químico”.
Una de las cosas que examinó el equipo fue el ozono y el efecto que tienen las llamaradas en él. Aquí en la Tierra, nuestra capa de ozono ayuda a protegernos de la radiación ultravioleta del sol. Pero la actividad de llamarada extrema en las enanas rojas puede destruir el ozono en la atmósfera de los planetas que orbitan cerca de él.
Cuando los niveles de ozono bajan, un planeta está menos protegido de la radiación ultravioleta proveniente de su estrella. La poderosa radiación ultravioleta puede disminuir la posibilidad de vida.
En su estudio, el equipo utilizó modelos para ayudar a comprender la llamarada y sus efectos en las atmósferas de exoplanetas. Utilizaron datos de destellos del TESS (Satélite de estudio de exoplanetas en tránsito) de la NASA y datos climáticos de exoplanetas a largo plazo de otros estudios. Encontraron algunos casos en los que el ozono persistió, a pesar de la llamarada.
“Hemos descubierto que las erupciones estelares podrían no excluir la existencia de vida”, agregó Daniel Horton, autor principal del estudio. “En algunos casos, la quema no erosiona todo el ozono atmosférico. La vida en la superficie aún podría tener una oportunidad de luchar”.
(Chen et al, Nature Astronomy, 2020)
IMAGEN: Esta figura del estudio muestra perfiles verticales medios globales de especies atmosféricas en un planeta simulado alrededor de una estrella de tipo G similar al Sol. De izquierda a derecha están las proporciones de mezcla de ozono, óxido nitroso, ácido nítrico y vapor de agua.
Los planetas que pueden sustentar la vida, al menos potencialmente, pueden estar en una situación difícil. Deben estar lo suficientemente cerca de sus estrellas para evitar que el agua se congele, pero no demasiado cerca o están demasiado calientes. Pero este baile de proximidad puede exponerlos a las poderosas llamaradas.
Las enanas rojas son más pequeñas y más frías que nuestro Sol, lo que significa que la zona habitable de los planetas que las orbitan es más pequeña y mucho más cercana a la estrella que la Tierra al Sol. Eso no solo los expone a las llamaradas, sino que hace que los planetas se bloqueen mareamente con sus estrellas.
La combinación de quema y bloqueo de mareas puede ser perjudicial para las perspectivas de la vida. La rotación de la Tierra genera su magnetosfera protectora, pero los planetas bloqueados por las mareas no pueden generar una y están en gran parte desprotegidos de la radiación ultravioleta estelar.
“Estudiamos planetas que orbitan dentro de las zonas habitables de las estrellas enanas M y K, las estrellas más comunes en el universo”, dijo Horton.
“Las zonas habitables alrededor de estas estrellas son más estrechas porque las estrellas son más pequeñas y menos poderosas que estrellas como nuestro Sol. Por otro lado, se cree que las estrellas enanas M y K tienen una actividad de destello más frecuente que nuestro Sol, y sus planetas bloqueados por mareas son es poco probable que haya campos magnéticos que ayuden a desviar sus vientos estelares “.
(Chen et al, 2020)
IMAGEN: Esta figura del estudio muestra cómo las llamaradas estelares repetidas pueden alterar los gases atmosféricos en un planeta similar a la Tierra simulado alrededor de una estrella similar al Sol.
También hay un lado más positivo en este estudio. El equipo descubrió que la actividad en llamas puede ayudar en la búsqueda de vida.
Las llamaradas pueden facilitar la detección de algunos gases que son biomarcadores. En este caso, encontraron que la energía de la quema puede resaltar la presencia de gases como el ácido nítrico, el dióxido nitroso y el óxido nitroso, que pueden ser indicadores de procesos vivos.
(Chen et al, 2020)
IMAGEN: Esta figura del estudio muestra cómo las llamaradas estelares repetidas pueden afectar la química atmosférica en un planeta similar a la Tierra modelado alrededor de una estrella de tipo K. Tenga en cuenta los niveles elevados de NO detectable, un potencial biomarcador.
“Los fenómenos meteorológicos espaciales suelen verse como un detrimento de la habitabilidad”, dijo Chen.
“Pero nuestro estudio mostró cuantitativamente que algo de clima espacial puede ayudarnos a detectar firmas de gases importantes que podrían significar procesos biológicos”.
Pero solo algunos. En otros casos, su trabajo demostró que la quema puede destruir posibles biofirmas de la vida anóxica.
“Aunque informamos sobre los efectos tridimensionales de las llamaradas estelares en atmósferas oxidantes, las llamaradas fuertes podrían tener otros impactos inesperados en las atmósferas con condiciones reductoras. Por ejemplo, las especies de óxido de hidrógeno derivadas de las llamaradas estelares podrían destruir firmas biológicas anóxicas clave como el metano, el sulfuro de dimetilo y el carbonilo. sulfuro, suprimiendo así sus características espectroscópicas “, informan los autores.
Otro resultado interesante de este estudio se refiere a las magnetosferas de exoplanetas. Descubrieron que las hiperbrillantes pueden ayudar a revelar la naturaleza y el alcance de las magnetosferas.
“De manera más especulativa, los eventos de protones durante las hiper llamaradas pueden revelar la existencia de campos magnéticos a escala planetaria al resaltar regiones particulares del planeta. Al identificar huellas dactilares de flujo que emiten nitrógeno o óxido de hidrógeno durante tormentas magnéticas y / o eventos de precipitación auroral, uno puede ser capaz de determinar la extensión geométrica de las magnetosferas exoplanetarias “.
(Chen et al, 2020)
IMAGEN: Las hiperflares podrían ayudarnos a comprender el alcance de las magnetósferas de exoplanetas al identificar el alcance de las huellas dactilares del flujo de óxido de nitrógeno.
Otra investigación reciente ha sugerido que los exoplanetas sometidos a llamaradas, especialmente alrededor de estrellas enanas rojas, no son lugares excelentes para buscar vida. La actividad de quema es demasiado perjudicial. Pero este estudio muestra que hay más complejidad en la situación.
En general, muestra que la quema en antorcha podría ayudarnos a detectar firmas biológicas en algunos casos. También muestra que, si bien la llamarada puede alterar las atmósferas de exoplanetas, en muchos casos vuelven a la normalidad. También es un hecho que las estrellas de baja masa viven mucho más tiempo que estrellas como nuestro Sol, lo que significa que hay más tiempo para que se desarrolle la vida en sus planetas.
Este nuevo trabajo destaca lo complicada que es la búsqueda de vida y cuántas variables están involucradas. Y contiene al menos una sorpresa. Mientras que la quema se ha considerado en gran medida perjudicial para la habitabilidad de los exoplanetas, el hecho de que pueda ayudar a detectar biofirmas significa que están sucediendo más cosas de las esperadas.
Esta investigación requirió la cooperación de científicos de muchas disciplinas. Se basó en científicos del clima, astrónomos, observadores y teóricos y, por supuesto, científicos de exoplanetas.
“Este proyecto fue el resultado de un fantástico esfuerzo colectivo en equipo”, dijo Eric T. Wolf, científico planetario de CU Boulder y coautor del estudio.
“Nuestro trabajo destaca los beneficios de los esfuerzos interdisciplinarios al investigar las condiciones en los planetas extrasolares”.
Este artículo fue publicado originalmente por Universo hoy. Leer el artículo original.
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