Las dificultades de la zona habitable de enanas rojas

La zona habitable de enanas rojas es algo que ha dado mucho que hablar en tiempos recientes. Cada vez hay más atención puesta en encontrar planetas en torno a estas pequeñas y abundantes estrellas. Sin embargo, hay muchos inconvenientes a los que hacer frente…

La zona habitable de enanas rojas

Las dificultades de la zona habitable de enanas rojas

Concepto artístico del sistema KOI-961, compuesto por tres planetas pequeños.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

En estos momentos, la búsqueda de planetas en la zona habitable de enanas rojas está siendo muy activa. A fin de cuentas, los planetas terrestres en torno a estas estrellas, por su tamaño, son objetivos perfectos para analizar sus atmósferas. Un planeta en la zona habitable de una enana roja produce una señal de tránsito muy profunda. Es decir, la caída de brillo es mucho más pronunciada que en otros casos, porque tenemos un planeta grande y una estrella pequeña.

Así que podemos utilizar la espectroscopia de tránsito para intentar determinar los componentes atmosféricos. En un mundo ideal, lo mejor sería tener una imagen directa. Sin embargo, es una posibilidad que todavía parece lejana en el horizonte. Las modificaciones al instrumento VISIR, que está isntalado en el Telescopio Europeo Muy Grande, podría permitirlo. Es un proyecto, por cierto, en el que participa Breakthrough Initiatives. Los responsables, entre otros, de Breakthrough Starshot.

Las nuevas misiones, que entrarán en funcionamiento en los próximos años, también ayudarán. Pero por ahora, los científicos lo que están haciendo es utilizar modelos en aquello que ya conocemos. El objetivo es deducir cuáles podrían ser las condiciones en la superficie de planetas en estrellas como TRAPPIST-1 y Próxima Centauri. De momento, nos hemos encontrado un poco de todo. Algunos de los resultados no son demasiado esperanzadores para la vida…

Los requisitos de planetas en la zona habitable de enanas rojas

Concepto artístico de Próxima b.
Crédito: ESO/M. Kornmesser

Dos nuevos estudios intentan determinar la habitabilidad de estos mundos y ambos coinciden en que hay serias dudas… La principal suposición es que debería existir una atmósfera durante escalas de tiempo muy largas. De esta manera, se permite el desarrollo de condiciones habitables en la superficie. El problema, según estos estudios, es precisamente la longitud de la escala de tiempo necesaria.

Uno de los estudios fue publicado a principios de 2017, en la revista Astrophysical Journal Letters. En él, se intenta crear un modelo del viento estelar, ese chorro de partículas cargadas que, como en el Sistema Solar, delimita la heliosfera alrededor del Sol. En este estudio se analiza la situación de Próxima Centauri b. El segundo estudio no ha sido publicado todavía en ninguna revista, pero ya está disponible, y extiende ese mismo estudio al sistema de TRAPPIST-1, con resultados similares.

La mayor parte de estudios sobre la habitabilidad se han centrado en factores como la temperatura en superficie. Algo que depende enormemente de la atmósfera. Así que en el primer estudio se analiza los efectos del viento estelar y la retención de la atmósfera. Esa simulaciones han sido realizadas con un modelo que, originalmente, fue diseñado para estudiar Venus y Marte. Aplicado a Proxima Centauri b, les ha permitido determinar cuál podría ser el ritmo de la pérdida de partículas.

La pérdida de la atmósfera por el viento estelar

Concepto artístico de la superficie de Próxima b.
Crédito: ESO/M. Kornmesser

No sorprende que sea un factor importante. La zona habitable de enanas rojas es muy próxima a la estrella. Por lo que los planetas en ella se enfrentan a un viento estelar muy intenso. En ese primer estudio, se examina la erosión electromagnética de la atmósfera, provocada por el efecto del viento estelar. La conclusión es que el viento estelar puede ionizar átomos (arrancar sus electrones) en la atmósfera planetaria.

De esta manera, permite que puedan escapar al espacio. El resultado es evidente, se produce una pérdida atmosférica muy severa. Hasta el punto de quedarse sin agua evaporada. Es un ciclo vicioso que podría terminar, al cabo del tiempo, con una superficie completamente seca. Si la presión del viento estelar es suficientemente alta, la pérdida atmosférica sería muy pronunciada. Así que, de aparecer algún tipo de vida, no tendría mucho tiempo para sobrevivir ni desarrollarse.

La evolución es un proceso de miles de millones de años. Los resultados de este estudio indican que planetas como Próxima b no serían capaces de mantener una atmósfera en una escala de tiempo lo suficientemente larga, si la presión del viento estelar es elevada. Sólo si es suficientemente baja, y el exoplaneta tiene un campo magnético fuerte, similar al de la Tierra, es posible que pueda ser potencialmente habitable.

Malas noticias para Próxima b

Este concepto artístico muestra el sistema de TRAPPIST-1 visto desde la superficie de uno de sus planetas.
Crédito: NASA/ESA/HST

Por desgracia, las malas noticias son inevitables. El estudio concluye que el índice de escape de iones de Próxima b es unas dos veces superior al de los planetas terrestres del Sistema Solar. Suponiendo que el planeta no tenga campo magnético. Pero, incluso si hubiese un campo magnético, el índice de escape sigue siendo mucho más elevado que el que podemos ver aquí. En el segundo estudio, se explica que sucede lo mismo en TRAPPIST-1.

Así que el viento estelar podría ser un factor muy a tener en cuenta. Puede ser el principal responsable del escape de iones. El estudio lo explica con bastante sencillez. En el Sistema Solar, observamos que Venus, Marte y La Tierra tienen índices de escape similares. Eso, a pesar de que los tres planetas son muy diferentes en composición, tamaño y fuerza de sus campos magnéticos. Lo que indica que el viento solar debe ser el principal factor.

En el caso de Próxima b, y de los planetas interiores del sistema de TRAPPIST-1, por tanto, es posible que se hayan experimentado grandes pérdidas de hidrógeno y agua en una escala de tiempo muy rápida. De tal manera que sólo quedarían otros componentes atmosféricos (sí es que queda una atmósfera). Además, los planetas en las zonas habitables de enanas rojas podrían estar en rotación síncrona, otro gran inconveniente…

El problema de la rotación síncrona

El sistema de TRAPPIST-1 visto desde el planeta TRAPPIST-1f (en la derecha).
Crédito: NASA/JPL-Caltech

Este fenómeno provoca que un hemisferio esté constantemente sometido al bombardeo de la estrella. Eso intensifica los efectos de la pérdida atmosférica, sin importar que el planeta tenga una magnetosfera protectora. En algunos estudios publicados anteriormente, también a lo largo de 2017, se ha indicado que los planetas en rotación síncrona, probablemente, no tengan mucho más que un débil campo magnético.

En el caso del estudio de TRAPPIST-1, mucho más reciente, podemos encontrar más información sobre lo que ya se había detallado en el trabajo de Próxima b. Los investigadores analizan el sistema en función del viento estelar. Así, concluyen que el exoplaneta TRAPPIST-1h, observado solo desde la perspectiva de la pérdida atmosférica, es el que tiene más probabilidades de haber retenido su atmósfera. ¿Las malas noticias? No es un mundo en el que pueda haber agua líquida en su superficie.

La mejor opción, en este sentido, podría estar en TRAPPIST-1g. Hasta el punto de que los investigadores afirman que podría ser el planeta, potencialmente habitable, que tenga las mejores posibilidades de retener una atmósfera estable durante períodos de tiempo muy largos. Principalmente, porque el efecto del viento estelar se reduce con la distancia a la estrella. Pero, a pesar de lo que pueda parecer, no son grandes noticias…

La zona habitable de enanas rojas parece poco apropiada

Concepto artístico de los siete planetas de TRAPPIST-1, tal y como los veríamos con un telescopio ficticio e increíblemente potente.
Crédito: NASA

Es una imagen poco agradable para los que esperábamos (me incluyo, si me lo permitís) que las condiciones en otros planetas alrededor de TRAPPIST-1 y Próxima Centauri fueran más agradables. Es posible que en algún momento hubiesen tenido océanos, pero el estudio sugiere que, en la actualidad, probablemente están secos. Eso sí, aunque los estudios se centran en Próxima b y TRAPPIST-1, es posible que el panorama sea diferente en otro lugar…

El reciente descubrimiento de un exoplaneta en torno a la estrella Ross 128, puede darnos un pequeño viso de esperanza. Su estrella es, hasta donde sabemos, mucho más tranquila que Próxima Centauri y que TRAPPIST-1. Así que podría haber mantenido su atmósfera a lo largo del tiempo. El inconveniente, en este caso, nos viene por otro lado. Por el hecho de no saber, por ahora, si podría estar en la zona habitable de su estrella.

También hay que recordar que las atmósferas no tienen por qué perderse para siempre. Pueden reponerse por medio de la salida de gases. Algo que dificulta el análisis de una atmósfera en una escala de, por ejemplo, mil millones de años. A fin de cuentas, para poder determinar si existe una atmósfera, o no, es necesario saber si además de un mecanismo de pérdida hay, también, un mecanismo que reponga la atmósfera.

Las condiciones en la zona habitable de enanas rojas no son inmutables

Este concepto artístico muestra la posible superficie de TRAPPIST-1f.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

Además, las zonas habitables de enanas rojas no son inmutables. Las propiedades estelares cambian con el tiempo. Con ellas, también lo hace el ritmo de pérdida atmosférica. Aunque no tienen por qué ser noticias necesariamente positivas para la vida. Las enanas rojas que todavía no hayan entrado en la fase principal producirían vientos estelares aún más intensos sobre las atmósferas de los jóvenes planetas…

Las implicaciones para otros sistemas planetarios son claras. Para cualquier estrella, el índice de pérdida de masa es estable. Lo que supone que el índice de escape atmosférico es más bajo para los planetas que estén a distancias mayores. Así que los investigadores proponen una estrategia para el estudio de sistemas con más de un planeta. Si hay más de un exoplaneta en la zona habitable de una enana roja, dicen, quizás sea aconsejable centrarse en los planetas exteriores.

Ya que, en teoría, los índices de pérdida atmosférica serán menores. Del mismo modo, en el caso de dos planetas con órbitas similares, los investigadores sugieren que los estudios deberían centrarse en las estrellas que tengan índices de pérdida de masa, y actividad magnética, más bajos. Eso sí, sin olvidar que hablamos de aquellos casos en los que haya más de un exoplaneta en la zona habitable de la estrella.

La zona habitable de enanas rojas seguirá dando que hablar

Concepto artístico de tres planetas alrededor de TRAPPIST-1.
Crédito: NASA

Queda mucho trabajo por hacer en el estudio de la zona habitable de enanas rojas. No hay que olvidar que estas estrellas son las más abundantes del universo. Comprenderlas, y las condiciones que ofrecen a los planetas a su alrededor, puede ser clave para determinar la posibilidad de que haya vida en otros lugares de la galaxia. Si nos quitamos de en medio las enanas rojas, la posibilidad de que la vida abunde en el universo podría bajar drásticamente.

Por otro lado, concluir que la zona habitable de enanas rojas podría ser habitable, al menos en determinados casos, nos ofrecería una perspectiva totalmente diferente. En cualquier caso, parece que el examen del viento estelar seguirá adelante. Lo hará con nuevas herramientas, como el telescopio espacial James Webb, que será lanzado en 2019. Permitirá a los investigadores poner a prueba su trabajo teórico.

Probablemente tendrá un impacto notable. Cuando se comience a comprender cómo son las atmósferas de esos exoplanetas, tendremos una idea mucho mejor de cómo son las condiciones en otros lugares lejos del Sistema Solar. Por ahora, sin embargo, nos toca prestar mucha atención a los estudios que sigan saliendo en el futuro. Parece que el baile entre estudios más prometedores, y otros más negativos, como estos, no va a cesar…

 

Los estudios son Dong et al.; “Is Proxima Centauri b habitable? – A study of atmospheric loss”, publicado en la revista Astrophysical Journal Letters el 10 de marzo de 2017. Puede ser consultado en arXiv. Y Dong et al.; “Atmospheric escape from the TRAPPIST-1 planets and implications for habitability”, que ha sido aceptado para su publicación en la misma revista, aunque no se ha publicado aún. Puede ser consultado en arXiv.

Referencias: Centauri Dreams

Alex Riveiro

Amante de la astronomía. Hablo de todo lo relacionado con el universo y sus conceptos de una manera amena y sencilla. Desde los púlsares hasta la historia de la astronomía en Al-Andalus.

También te podría gustar...

1 respuesta

  1. Bonderman dice:

    Leído, tío!

¡Comenta este artículo!

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.

A %d blogueros les gusta esto: