Las llamaradas estelares pueden eliminar las atmósferas del mundo alienígena, haciéndolas menos habitables

A medida que la humanidad continúa explorando planetas más allá del sistema solar, exoplanetas, las investigaciones sobre las condiciones en estos mundos se vuelven cada vez más complejas. Esto incluye la cuestión de si estos exoplanetas pueden albergar vida.

Una nueva investigación ha identificado qué estrellas serían más propensas a albergar planetas con las condiciones necesarias para la habitabilidad, basándose en la actividad estelar de esa estrella y, fundamentalmente, en la velocidad a la que dicha actividad elimina la atmósfera de un planeta.

“Queríamos averiguar cómo los planetas pierden su atmósfera por la radiación ultravioleta extrema y estimar su impacto en su potencial para albergar vida”, dice a ZME Science Dimitra Atri, investigador de Ciencias Espaciales en NYU Abu Dhabi (NYUAD) . “Nos enfocamos en un canal de escape llamado escape hidrodinámico donde la radiación estelar calienta la atmósfera del planeta y una parte de ella escapa al espacio”.

Atri es el autor de un artículo publicado en la revista Monthly Notices of Royal Astronomical Society: Letters , que analiza las emisiones de llamaradas utilizando datos recopilados por el observatorio del Satélite de Encuesta de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA, lo que finalmente ayuda a determinar en qué otro lugar del Universo es más probable que haya vida. prosperar.

Albergar la vida: una cuestión de retención de agua

La habitabilidad del planeta está estrechamente asociada con la capacidad de ese mundo para retener agua líquida. Eso significa que los factores que pueden hervir el agua o hacer que se pierda en el espacio reducen esa habitabilidad. La zona habitable del entorno de una estrella se define como el rango en el que un planeta puede orbitar y aún poseer agua líquida. Esto significa ni demasiado caliente ni demasiado frío, criterios que llevaron al nombre alternativo para tales regiones, la zona Goldilocks.

Sin embargo, la distancia y la luminosidad de una estrella no son los únicos factores que pueden afectar la capacidad de un planeta para retener agua líquida. El clima espacial, incluidas las erupciones solares, es otro elemento determinante, uno que aún no se comprende bien. “Las llamaradas erosionan las atmósferas planetarias”, dice Atri. “Se necesita una atmósfera sustancial para mantener el agua líquida en la superficie de un planeta. Las llamaradas reducen esas posibilidades y hacen que los planetas sean menos habitables “.

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Lo que Atri, junto con el coautor y estudiante de posgrado Shane Carberry Mogan, descubrió fue que, si bien la luminosidad de una estrella seguía siendo el factor principal en la destrucción de la atmósfera, las llamaradas eran un factor más importante para algunas estrellas que para otras. En particular, descubrieron que las llamaradas de estrellas M0-M4 (estrellas rojas frías como Betelgeuse) tenían más probabilidades de destruir la atmósfera de un planeta en órbita.

El dúo determinó que las erupciones más frecuentes y de menor energía en la región ultravioleta extrema (XUV) del espectro electromagnético eran más efectivas para despojar la atmósfera de un planeta y, por lo tanto, reducir su habitabilidad que las explosiones menos frecuentes y de mayor energía. La radiación XUV golpea la atmósfera de un planeta calentándolo. Esto provoca un escape hidrodinámico, expulsando primero los átomos ligeros, que a través de la colisión y otros efectos de arrastre también extraen moléculas más pesadas.

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“Encontramos que para la mayoría de las estrellas, el escape inducido por la luminosidad es el principal mecanismo de pérdida, con una contribución menor de las llamaradas”, explica Atri. “Sin embargo, las llamaradas dominan el mecanismo de pérdida de alrededor del 20 por ciento de las estrellas M4-M10.

“Las estrellas M0-M4 tienen más probabilidades de erosionar por completo sus atmósferas proto y secundarias, mientras que las estrellas M4-M10 tienen menos probabilidades de erosionar las atmósferas secundarias”.

El estudio también destaca el hecho de que se necesita un mejor modelado de los factores que afectan la atmósfera de un exoplaneta. La determinación de los sistemas y planetas con más probabilidades de albergar vida será un factor importante en la selección de objetivos para el próximo telescopio espacial James Webb, que se lanzará el 31 de octubre de 2021, y el telescopio extremadamente grande (ELT) de ESO que se encuentra actualmente en construcción en el desierto de Acatma. , Chile.

“El siguiente paso de la investigación sería ampliar nuestro conjunto de datos para analizar las llamaradas estelares de una mayor variedad de estrellas para ver los efectos a largo plazo de la actividad estelar e identificar más exoplanetas potencialmente habitables”, agrega Atri.

El investigador también señala que la investigación continua de cómo los planetas pierden su atmósfera también podría enfocarse en un objetivo más cercano a casa, nuestro vecino más cercano, Marte. “Dado que es extremadamente difícil observar el proceso de escape en exoplanetas, estamos planeando estudiar este fenómeno con gran detalle en Marte con la misión Hope de los EAU”, dice el investigador, explicando cómo las observaciones de las misiones a Marte se pueden utilizar para comprender mejor la atmósfera. escape y cómo este conocimiento se puede aplicar a los exoplanetas. “Luego aplicaremos nuestro conocimiento del escape atmosférico a los exoplanetas y estimaremos el impacto de la radiación ultravioleta extrema en la habitabilidad planetaria”.

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Además de la cuestión de la habitabilidad, el estudio comienza a abordar la cuestión más amplia de la dinámica de las estrellas y sus sistemas planetarios y la evolución de tales disposiciones.

“Dada la proximidad de los exoplanetas a las estrellas anfitrionas, es vital comprender cómo los eventos meteorológicos espaciales vinculados a esas estrellas pueden afectar la habitabilidad del exoplaneta”, concluye Atri. “Las estrellas y los planetas están estrechamente acoplados de varias maneras y una mejor comprensión de este acoplamiento es absolutamente necesaria para encontrar planetas habitables en nuestra galaxia y más allá”.

Atri. D., Carberry Morgan. SR, [2020], ‘ Destellos estelares versus luminosidad: escape atmosférico inducido por XUV y habitabilidad planetaria ‘, Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society: Cartas.

zmescience



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