En un nuevo estudio, un grupo de investigadores detalla nuevas evidencias que permiten poner límites a la formación de planetas, mostrando que las supertierras no abundan alrededor de estrellas de poca metalicidad. Es decir, a partir de cierto punto, los planetas rocosos más grandes que la Tierra tienen muchas dificultades para su formación en entornos así.
Las supertierras no abundan alrededor de estrellas más viejas que el Sol
El concepto de metalicidad permite determinar la proporción de elementos, más allá del hidrógeno y el helio, en comparación a la proporción que observamos en el Sol. Hay que recordar que, en astronomía, todo salvo el hidrógeno y el helio es un metal. De hecho, la metalicidad de una estrella permite determinar no solo la cantidad de elementos pesados que contiene. También sirve para estimar el momento de su formación. Las estrellas ricas en metales, o nebulosas, se han formado en tiempos relativamente recientes. Podríamos decir que son «jóvenes».
Los objetos pobres en metales, sin embargo, seguramente ya estaban presentes durante las primeras etapas del universo y, por tanto, son más «viejos». En trabajos anteriores, se había observado una conexión (no demasiado clara) entre la metalicidad y la formación de planetas. Se determinaba que, a medida que baja la metalicidad, también lo hace la formación de ciertos tipos de planetas, como los subsaturnos o subneptunos (planetas más pequeños, respectivamente, que Saturno y Neptuno). Este estudio, sin embargo, se ha centrado en las supertierras.
Explican que, bajo las teorías de formación de planetas actuales, las supertierras no abundan en torno a estrellas pobres en metales. Simplemente, su formación es mucho más difícil. Esto indicaría que hay un punto de corte claro respecto a las condiciones que permiten su formación. Así lo explicaban los investigadores. Recordando que, a lo largo del ciclo de la vida de una estrella, ésta enriquece su entorno hasta que hay suficientes metales, o hierro, como para que se formen planetas. En el caso de las estrellas de poca metalicidad, también se esperaba algo así.
La formación de planetas en torno a estrellas pobres en metales
Es decir, se creía que, incluso alrededor de estrellas con pocos metales, siempre se formaría, como mínimo, un planeta. Otros estudios, sin embargo, sugerían que la formación de planetas en la Vía Láctea debió comenzar cuando las estrellas llegaron a una metalicidad de entre -2,5 y -0,5. Aunque, hasta ahora, no se había podido demostrar que fuese cierto. Para determinarlo, el equipo ha realizado una búsqueda muy extensa.
Han desarrollado y analizado un catálogo de las 10 000 estrellas con menor metalicidad, observadas por el telescopio TESS. Si están en lo correcto, al extrapolar las tendencias conocidas, para poder buscar planetas pequeños, en órbitas cortas, en una región de 85 000 estrellas de metalicidad baja, deberían haber descubierto 68 supertierras. Sin embargo, en su trabajo no lograron encontrar ninguna. Se esperaba observar que las supertierras no abundan, pero que se produce una disminución gradual. En su lugar, parece completamente abrupta.
Esa caída inesperada proporciona una referencia temporal en la que la metalicidad era demasiado baja para que se formasen planetas. Se extiende, aproximadamente, hasta la mitad de la edad del universo. Por lo que las supertierras no pudieron formarse en sus primeras etapas. Por ello, estiman que, seguramente, las condiciones adecuadas surgieron por primera vez hace unos 7000 millones de años. La mayoría de estrellas formadas antes de ese momento tenían poca metalicidad, de manera que se puede establecer un límite claro…
Las supertierras no abundan en entornos así, pero otros planetas sí pueden formarse
Así, explican que en un tipo de estrellas, parecidas a las de su muestra, no se debería esperar que la formación de planetas sea abundante hasta que no se entre en la región de metalicidad -0,5. Naturalmente, esto también tiene implicaciones para la búsqueda de vida lejos de la Tierra. Al tener una estimación más precisa, se puede entender mejor en qué lugares del universo podría haber prosperado la vida. No tendría sentido buscarla en zonas donde, con estos datos en mente, se sepa que es poco probable encontrar un planeta.
Además, como dicen los investigadores, esto permite formular muchas otras preguntas. Cosas como determinar si esos exoplanetas podrían tener agua. Determinar el tamaño de sus núcleos o, incluso, si tienen un campo magnético potente. Todo ello condiciones necesarias para la vida. En el futuro, los investigadores esperan poder recurrir a los observatorios que van a llegar próximamente, como los telescopios espaciales Nancy Grace Roman, de NASA, y PLATO, de la Agencia Espacial Europea, que buscarán planetas rocosos en la zona habitable de otras estrellas.
Una vez entren en funcionamiento, esto permitirá que puedan comprender mejor cuántos planetas existen en la galaxia y, además, realizar tantas observaciones adicionales como sea posible. Si se puede demostrar que la metalicidad es una herramienta útil para identificar los sistemas más adecuados para la formación de vida, entonces encontrarla podría ser una tarea mucho más asumible que en la actualidad. Sin embargo, para entrar en esa etapa, habrá que esperar unos años, porque la tecnología actual no llega al grado de precisión necesario.
Estudio
El estudio es K. Boley, J. Christiansen, J. Zink et al.; «The First Evidence of a Host Star Metallicity Cutoff in the Formation of Super-Earth Planets». Publicado en la revista The Astronomical Journal el 23 de agosto de 2024. Puede ser consultado en este enlace.
Referencias: Phys
Excelente artículo. Es increíble cómo aparecen nuevos elementos que van «acorralando» todo lo concerniente a poder determinar dónde poder encontrar planetas con posibilidades reales de vida.
Y más increíble todavía, sabiendo que hasta hace muy pocos años todo esto era realmente parecido a estar hablando de ciencia ficción. Algo impensable y casi imposible de lograr.
Y lo que viene, con las nuevas tecnologías en un par de décadas, va a ser mucho más fabuloso aún, donde seguramente se va a poder dererminar con claridad, planetas con agua y hasta con signos de vegetación y posiblemente con vida animal también.
Futuras décadas cercanas maravillosas, que ojalá lleguemos a disfrutar todos los que nos sentimos anonadados y maravillados ante la magnitud de lo infinito y bello del Universo en general.