Las llamaradas estelares en enanas rojas y la vida

La posibilidad de que haya vida en torno a enanas rojas es como una montaña rusa. Esta vez, le toca el turno a las llamaradas estelares en enanas rojas. Dependiendo de los estudios que salen en cada momento, esas esperanzas suben y bajan… Y ahora parece que pintan bastos.

A vueltas con las llamaradas estelares

Las llamaradas estelares en enanas rojas

Concepto artístico de HD 189733b. En él se muestra la atmósfera del planeta siendo arrancada por la radiación de su estrella.
Crédito: Ron Miller

Las llamaradas estelares son un gran inconveniente en las enanas rojas. Entender si estas estrellas ofrecen condiciones habitables es una cuestión importantísima. Si lo son, estamos hablando de que la gran mayoría de estrellas del universo podrían tener planetas habitables. Si no lo son, sin embargo, nos encontramos con que la gran mayoría de estrellas del universo son completamente hostiles para la vida. No es un asunto baladí.

Un nuevo estudio, publicado por Christina Kay (de la NASA), en una reunión de astronomía en la Universidad de Hull (Reino Unido) analiza el clima espacial y sus consecuencias en la habitabilidad de planetas. Sabemos que las llamaradas estelares pueden afectar a los satélites. E incluso al equipamiento en superficie, aquí, en la Tierra. Es algo que ya he tocado por encima en el artículo sobre el Sol.

En el caso de las enanas rojas, sus planetas habitables necesitan orbitar mucho más cerca de su estrella. Por ejemplo, Próxima b está a sólo 0,05 UAs de Próxima Centauri. Unos 7,5 millones de kilómetros (una UA es una Unidad Astronómica, la distancia que separa al Sol de la Tierra, 149,5 millones de kilómetros). Los siete planetas de TRAPPIST-1 orbitan mucho más cerca de su estrella que Mercurio del Sol…

La violencia de las llamaradas estelares

Concepto artístico de una enana roja con un exoplaneta.
Crédito: NASA, ESA, y G. Bacon (STScI)

A esa distancia… ¿qué le puede pasar a esos mundos? En el estudio de Christina Kay, el foco de atención está puesto en las eyecciones de masa coronal. Son, como quizá sepas, enormes chorros de plasma estelar que es expulsado al espacio. Nuestro propio Sol (y todas las estrellas) tienen la capacidad de emitirlas. Las enanas rojas son mucho más frías que nuestra estrella (una enana amarilla, de clase G).

Pero, creemos, que sus eyecciones de masa coronal son muchísimo más potentes. A fin de cuentas, sus campos magnéticos son más fuertes. Es algo que se menciona en el propio estudio. La actividad estelar tiende a aumentar con el tamaño de la capa de convección estelar, y la velocidad de rotación de la estrella. Las estrellas más pequeñas tienen más convección que el Sol. Así que se aplica eso de pequeñitas pero matonas.

Salvo por algunas excepciones, la mayor parte de enanas rojas tienen una actividad estelar muchísimo más alta que la del Sol. Si están en lo cierto, tenemos un serio problema. Para contrarrestar esa actividad es necesario que un planeta tenga un campo magnético muy fuerte. Pero incluso si lo tiene, es muy posible que no sea suficiente para evitar la erosión de la atmósfera. Pero puede ser aún peor. Un planeta en rotación síncrona (con la misma cara apuntando siempre a la estrella) podría no tener campo magnético alguno.

Las llamaradas estelares en enanas rojas

Recreación de un atardecer en el exoplaneta Gliese 667Cc.
Crédito: ESO/L. Calçada

En el estudio se explica el proceso que se produce cuando una eyección de masa coronal golpea un planeta cercano. Hay varios efectos que necesitamos considerar en estos mundos. Por un lado, la inmensa cantidad de energía ultravioleta y de rayos X que llega a la atmósfera superior. Puede calentarla e incluso ionizarla. De hecho, nuestra propia atmósfera aumenta su tamaño cuando el Sol está en el pico de actividad de su ciclo.

En esos planetas, si esa radiación llega a la superficie, puede dañar a cualquier forma de vida potencial. Es casi cruel cuando observamos el conjunto completo. Estos planetas, en la zona habitable de una enana roja, reciben menos energía ultravioleta y de rayos X que la Tierra… cuando la estrella está tranquila. Sin embargo, cuando llega el momento de actividad estelar, pueden recibir hasta 100 veces más.

Si las eyecciones de masa coronal son frecuentes, las cosas se complican. Al ser tan intensas, es muy posible que el planeta sea incapaz de retener su atmósfera. Sin una atmósfera, no hay escudo para que la vida esté protegida y pueda desarrollarse. Una eyección de estas características puede comprimir la magnetosfera del planeta. En casos extremos, puede incluso llegar a achatarla tanto que la atmósfera puede verse seriamente dañada.

La capa de corriente astrosférica

Representación artística de la capa de corriente heliosférica.
Crédito: NASA GSFC

Antes de seguir con el artículo, seguramente hay que explicar qué es eso de la capa de corriente astrosférica. En realidad, la conocemos por otros dos nombres… La capa de corriente heliosférica y la Espiral de Parker. Ambos términos se refieren a lo mismo. Es, básicamente, la forma del campo magnético del Sol en toda su extensión a través del Sistema Solar. El viento solar de nuestra estrella hace que tenga forma de espiral.

Así que la capa de corriente astrosférica es el mismo concepto, pero aplicado al resto de estrellas. Comprender cómo es esa capa permite entender los efectos que podría tener una eyección de masa coronal en otros mundos. Así que el equipo de Christina Kay desarrolló una herramienta especial de modelado a la que han llamado ForeCAT con ese objetivo en mente, y han obtenido resultados interesantes.

Pero antes de profundizar en ellos, volvamos al Sol y a su capa de corriente heliosférica. La NASA explica que los ocho planetas (y Plutón) están dentro de la heliosfera. Pero lo más grande que podemos encontrar en esta región no es ni los planetas, ni el Sol. Si no la capa de corriente. Es una superficie en la que la polaridad del campo magnético del Sol cambia entre positivo y negativo. En la zona de la Tierra, esa capa tiene un espesor de unos 10.000 kilómetros

La capa de corriente y las eyecciones de masa coronal

Este concepto artístico muestra una enana roja orbitada por un planeta habitable.
Crédito: Christine Pulliam (CfA).

No es una capa lisa, si no que, como decía anteriormente, se comporta como una espiral. De hecho, la mejor analogía es la que utiliza la propia NASA. Su movimiento es muy similar al de una bandera ondeando en el aire. Y lo que hace es separar regiones del campo magnético que tienen polaridad opuesta. Así que, con esta información en mente, podemos volver al estudio de las enanas rojas.

El equipo de investigadores ha usado como ejemplo enanas rojas como V374 Pegasi. Con su herramienta, han visto que en la capa de corriente astrosférica, las eyecciones de masa coronal se ven atrapadas en ella. Los planetas pueden atravesar la capa de corriente (no tienen por qué estar siempre dentro de ella, por su movimiento espiral). Si se cruzan con una eyección, es posible que tenga la capacidad de anular el campo magnético del planeta.

Así que nos quedamos con ese hipotético mundo completamente expuesto a los efectos de las llamaradas estelares. Para hacer las cosas aun más deprimentes, en el estudio los científicos confiesan que no creen que los planetas rocosos tengan la capacidad de generar un campo magnético lo suficientemente potente para protegerse de las eyecciones de masa de las enanas rojas. Por supuesto, en caso de enanas rojas más tranquilas, sí sería posible. A fin de cuentas no todas las enanas rojas tienen por qué ser más activas que el Sol..

Un campo magnético para la esperanza… o no

Concepto artístico de una Tierra en forma de ojo. Es posible que lugares como Próxima b sean parecidos a esto…
Crédito: Beau. The Consortium

Pongamos las cifras en perspectiva. En el estudio, se plantea que la intensidad mínima de un campo magnético debería estar entre las decenas  y cientos de Gauss. Si es inferior, no será capaz de retener su atmósfera. Pero claro, te estarás preguntando… ¿y cuántos Gauss tiene la Tierra para poder compararlo? La respuesta es demoledora. El campo magnético de la Tierra es de entre 0,25 y 0,65 gauss. Así que el panorama es más bien desolador.

Las eyecciones de masa coronal pueden llegar a golpear hasta cinco veces al día a los planetas que estén cerca de la capa de corriente astrosférica. Lo único que lo puede mitigar es que la frecuencia de esos impactos disminuye si los planetas están en una órbita inclinada. Si la inclinación es baja, puede reducirse hasta en un 10%. Pero incluso así, nos movemos en una cantidad de eyecciones de masa coronal muy alta.

En una enana roja, los investigadores estiman que pueden producirse 50 eyecciones al día. Los posibles planetas habitables que pudiese haber a su alrededor, podrían ser golpeados entre 0,5 y 5 veces por día. Es decir, entre 2 y 20 veces la media de lo que sufre la Tierra… durante el máximo solar. Como he comentado en el artículo, estos impactos pueden tener consecuencias absolutamente devastadoras en la habitabilidad de planetas.

Una pregunta crucial

Concepto artístico de la superficie de Próxima b. En el horizonte se puede ver a Próxima Centauri y, en la lejanía, al sistema binario que forman Alfa Centauri A y B.
Crédito:
ESO/M. Kornmesser

Así que queda mucho por aprender sobre las enanas rojas. Es un campo (el de la habitabilidad en estas estrellas) que todavía es muy nuevo. De hecho, hay que ver si el modelo presentado en este estudio es realmente preciso. Es posible que los factores como la intensidad del campo magnético dependan del tipo de enana roja que estemos observando. Pero si nos fiamos de lo que se dice en el estudio, solo ciertas enanas rojas podrían ofrecer condiciones que permitan mantener una atmósfera.

Comprender este punto puede ser una piedra angular para responder a la gran pregunta. Si queremos saber si estamos solos en el Universo, o no, necesitamos comprender cómo aparece la vida. Para ello, saber si las enanas rojas, el tipo de estrella más abundante del universo, puede tener planetas habitables, es una pregunta importantísima. Si la respuesta es afirmativa, se antoja difícil pensar que podamos estar solos. Sin embargo, si la respuesta es negativa, las cosas cambian por completo.

De momento, lo único que podemos hacer es esperar y seguir refinando nuestro conocimiento. Por supuesto, también hay que tener claro que, por ahora, seguiremos en una montaña rusa. Seguramente, en unas semanas, o meses, tendremos un estudio que nos animará a pensar que esos planetas podrían ser perfectamente habitables…

El estudio es Kay, Opher y Kornbleuth,; “Probability of CME Impact on Exoplanets Orbiting M Dwarfs and Solar-Like Stars“. Aceptado para su publicación en la revista Astrophysical Journal. 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.

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