miércoles, 24 de julio de 2013

Los planetas que orbitan en torno a las estrellas dobles son más propensos para albergar vida

Un equipo internacional de científicos han descubierto un mecanismo físico que podría hacer que las estrellas binarias sean lugares más habitables que las estrellas solitarias. Este descubrimiento podría implicar una notable modificación en las estimaciones actuales del número de planetas potencialmente habitables en nuestra galaxia, y en la futura selección de cuerpos para estudiar si la vida está presente en ellos.

La habitabilidad es el término que utilizan los astrónomos para referirse a la situación general de un planeta que cumple unas condiciones mínimas para el sustento de la vida. Tradicionalmente, la habitabilidad estaba determinada principalmente por la cantidad de luz que el planeta recibía procedente de su estrella anfitriona. Si el planeta recibía demasiada luz, se encontraría demasiado caliente como para poder albergar vida, y además, si tiene atmósfera, el agua no se mantendría en estado líquido sobre su superficie. Por el contrario, si el planeta está mucho más lejos de su estrella y su luz le llega muy débilmente, su superficie se encontraría demasiado fría y el agua se congelaría. En medio de estas dos situaciones extremas se encontraría la denominada "zona habitable", también llamada "Zona Ricitos de Oro".

Pero para que un planeta presente en la Zona Ricitos de Oro sea considerado habitable, debe cumplir con otros criterios. Uno de los más importantes es la de tener una atmósfera densa y húmeda que retenga el calor y permita que el agua pueda condensarse en la superficie. Sin embargo, para el joven planeta, la preservación de un ambiente es un verdadero reto. En las fases tempranas de la formación de los sistemas planetarios, el espacio que rodea a la estrella se encuentra lleno de radiaciones de alta energía cuyo origen es la propia estrella recién nacida.


Para ponerlo en perspectiva, nuestro joven Sol rotaba cinco veces más rápido que ahora, por lo que su actividad magnética era muchísimo más alta, lo que generaría grandes manchas solares que podrían llegar a cubrir una fracción importante de su superficie. Con el paso del tiempo, la estrella va perdiendo masa y el campo magnético se debilita, debido a que la rotación comienza a ser más lenta. Y si avanzamos más en el tiempo, nuestro Sol se convertirá en un remanente estelar tranquilo.

Venus y Marte fueron probablemente víctimas de esta era violenta.  Mientras que la Tierra superó bien estas enormes emisiones energéticas, estos dos planetas sufrieron la esterilización de sus superficies. Bajo estas circunstancias, es probable que el agua de Venus se evaporara rápidamente de su superficie debido a a la alta radiación emitida por el Sol. Pero el destino de Marte fue aún peor. Aunque está más lejos del Sol que la Tierra, su baja masa le confirió un campo magnético débil y un campo gravitatorio más pequeño, por lo que el viento solar lo despojó casi completamente de su atmósfera.


Pero, ¿dónde encajan en esta historia las estrellas binarias?

La Habitabilidad de los planetas alrededor de estrellas binarias (sistemas formados por dos estrellas que orbitan un centro de masa común) está sujeta a condiciones similares a las de las estrellas individuales.  Sin embargo, un nuevo mecanismo puede existir en las binarias que es capaz de aumentar (o de reducir) las condiciones para habitabilidad en este tipo de ambientes.

Los profesores Jorge Zuluaga y Pablo Cuartas, investigadores de FACom, junto con otros profesores del Instituto de Física de la Universidad de Antioquia, y Paul A. Mason y Joni Clark de la Universidad de Texas y Nuevo México, han hecho público un artículo explicando el mecanismo que podría hacer que algunos sistemas binarios, sean lugares ideales para la búsqueda de planetas habitables.  El artículo que ha sido aceptado para su publicación en un futuro número de la revista Astrophysical Journal Letters, es liderado por Mason quien ha estado colaborando con el equipo colombiano en los últimos 6 meses, después de conocer los artículos más recientes publicados por Zuluaga, Cuartas y sus colaboradores en Medellín. Estos científicos han relacionado la influencia que los campos magnéticos tienen al determinar la habitabilidad planetaria.

En esencia el mecanismo descubierto por Mason, Zuluaga, Clark y Cuartas es relativamente simple.  Las estrellas binarias se atraen mutuamente hacia su centro de gravedad pero también se deforman mutuamente debido a la acción de las denominadas fuerzas de marea.  Es bien conocido que las fuerzas de marea pueden también frenar la rotación de los cuerpos implicados.  El caso más conocido es el de nuestra Luna que por culpa de las fuerzas de marea terrestres ha reducido su rotación hasta el punto de dar vueltas tan lentamente que se desplaza alrededor de la Tierra cada 27 días aproximadamente.  Este fenómeno es conocido como sincronización de marea y es una característica común entre lunas, planetas muy cercanos a sus estrellas y por supuesto sistemas binarios.

Si las estrellas en un sistema binario están sincronizadas y su período de rotación es igual o cercano al periodo de traslación de sus órbitas (que podría ser del orden de 15 a 30 días) la actividad de las estrellas en estos sistemas jóvenes podría ser sustancialmente más débil.  Dicho en otras palabras, estrellas muy jóvenes en sistemas binarios sincronizados por las fuerzas de mareas podrían vivir como estrellas tranquilas y más viejas.  El efecto ha sido llamado por los investigadores de FACom, UTEP y NMSU "envejecimiento rotacional".

Los beneficios de un envejecimiento rotacional temprano son evidentes: los planetas podrían recibir mucha menos radiación de alta energía en los inicios de su evolución preservando posiblemente sus envolturas gaseosas o el agua en su superficie, ambas condiciones necesarias para la habitabiliadad.  Si esto hubiera pasado en el Sistema Solar, Venus probablemente y por qué no Marte, podrían ser actualmente habitables.

Mason, Zuluaga, Clark and Cuartas han aplicado estas ideas para evaluar todos los sistemas binarios con planetas descubiertos por el Telescopio Kepler.  En total 6 sistemas binarios con planetas circumbinarios (planetas que orbitan las dos estrellas) han sido descubiertos hasta ahora: Kepler 16, Kepler 34, Kepler 35, Kepler 38, Kepler 47 y Kepler 64.  En el trabajo se muestra que al menos 3 sistemas, Kepler 34, Kepler 47 y Kepler 64, podrían ser muy hospitalarios debido a que una o ambas componentes estaría sincronizada por marea y por lo tanto su actividad se habría reducido por debajo de la de una estrella de la misma edad.  Kepler 34 podría incluso contener más de un planeta habitable en su Zona de Ricitos de Oro.  El sistema, formado por dos estrellas casi idénticas y con un tamaño similar al del Sol, tendría la separación estelar y excentricidad justas para tener casi toda su Zona de Habitabilidad libre de los dañinos rayos X y rayos UV casi desde el comienzo de su existencia.
Pero no todo es bueno para la vida.  Algunas binarias, especialmente aquellas que tienen órbitas muy cercanas o estrellas de baja masa, podrían estar sincronizadas en rotaciones muy altas como las que vemos en estrellas muy jóvenes.  En ese caso la estrella quedaría esencialmente "eternamente joven" en términos de actividad magnética.  Esto implica que las fases violentas iniciales podrían extenderse más allá de lo que veríamos normalmente en estrellas indivualmente.  Como resultado estos sistemas binarios podrían ser muy inhóspitos a pesar del hecho de que siempre se podría encontrar una zona de Ricitos de Oro en términos de la luz.  El sistema de Kepler 16, cuyo potencial para tener planetas habitables ha sido recientemente estudiado, podría tener planetas en la zona de habitabilidad  pero posiblemente estos mundos estarían desprovistos de una atmósfera o habrían sido secados por las estrellas como le ocurrió a Venus y a Marte.

Así que la próxima vez que escuchemos hablar de sistemas binarios con planetas no piense que es una rareza astrofísica sino que nos encontramos ante buenas oportunidades para encontrar sistemas planetarios con vida.







 Más información en el enlace.



4 comentarios:

  1. Que noticia mas sorprendente! Está claro que no estamos mas que el punto inicial cara a comprender los sistemas planetarios.
    un saludo y gracias por la noticia!
    Fran

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    1. Yo lo que haría sería eliminar ya el término zona de habitabilidad. Con los últimos avances se ha demostrado no representar la posibilidad de habitabilidad en ese área.

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  2. Me cuesta creer en este milagro. La tierra tiene un clima habitable pero basta la sola rotación en torno a si misma sumada a la inclinación del eje de la tierra sobre la eclíptica para que las temperaturas varíen en 80 grados C entre invierno y verano. Ahora bien ¿entre cuantos grados va a variar la temperatura sobre un planeta con una órbita tan extraña y posiblemente inestable con tendencia a movimiento caótico? Creo que debe haber consideraciones inadecuadas.
    Agradecería la respuesta de un astrofísico.
    Juan Sagredo

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    1. Hola!

      Las variaciones que comentas se producen en la superficie de la Tierra y con nuestra atmósfera en particular. Si por ejemplo examinamos la vida en las profundidades de un lago, allí las variaciones térmicas son mucho menores aunque la temperatura en la superficie varíe brúscamente.
      La temperatura de un planeta depende mucho de la atmósfera que éste posea y de su actividad interna. Por ello, Venus, a pesar de estar más lejos del Sol que Mercurio, posee temperaturas más altas en su superficie gracias al efecto invernadero. La atmósfera es muy importante para regular estas variaciones térmicas entre estaciones y entre el día y la noche. Otro factor que regula la temperatura de un planeta es la distribución de los continentes y la proporción tierra-mar. Por ejemplo, la temperatura de la Tierra mientras estaba presente Pangea era muy inferior a la actual.
      Son muchos los factores que regulan la temperatura en un planeta. Por ello es más probable encontrar vida en mundos como Europa que están protegidos por gruesas capas de hielo, y que contienen un océano salado en su interior. Europa es calentada por las fuerzas de marea de Júpiter y no por el Sol.
      En resumen, no puedo contestarte a tu pregunta ya que desconozco los componentes y la proporción de éstos en la atmósfera del exoplaneta que mencionas. De todas formas, como he dicho, estas variaciones térmicas serían muy dispares entre la superficie y posibles hábitas más profundos.

      Un saludo!

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