Los planetas rocosos que orbitan las estrellas
enanas rojas pueden estar completamente secos y sin vida, según un nuevo
estudio que utiliza el Telescopio Espacial Hubble de la NASA.
El agua y
los compuestos orgánicos, esenciales para la vida tal como la conocemos, pueden
ser arrastrados antes de que puedan llegar a la superficie de los planetas
jóvenes.
Esta hipótesis se basa en observaciones
sorprendentes de un disco de polvo y gas que se erosiona rápidamente y rodea a
la joven enana roja cercana AU Microscopii (AU Mic) del Hubble y el Very Large
Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral en Chile. Los planetas
nacen en discos como este.
Las enanas rojas, que son más pequeñas y más
débiles que nuestro Sol, son las estrellas más abundantes y longevas de la
galaxia.
Las burbujas de material en rápido movimiento
parecen estar expulsando partículas del disco AU Mic. Si el disco continúa
disipándose a este ritmo rápido, desaparecerá en aproximadamente 1,5 millones
de años. En ese corto tiempo, el material helado de los cometas y asteroides
podría eliminarse del disco. Los cometas y los asteroides son importantes
porque se cree que han sembrado planetas rocosos como la Tierra con agua y
compuestos orgánicos, los componentes químicos para la vida. Si se
necesita este mismo sistema de transporte para los planetas en el sistema AU
Mic, entonces pueden terminar "secos" y polvorientos, lo que es
inhóspito para la vida tal como lo conocemos.
"La Tierra, como sabemos, se formó 'seca', con
una superficie caliente y fundida, y acumuló agua atmosférica y otros volátiles
durante cientos de millones de años, enriqueciéndose con material helado de
cometas y asteroides transportados desde el sistema solar exterior". dijo
el co-investigador Glenn Schneider del Observatorio Steward en Tucson, Arizona.
Las observaciones son dirigidas por John Wisniewski
de la Universidad de Oklahoma en Norman, cuyo equipo está compuesto por 14
astrónomos de los Estados Unidos y Europa.
Si la actividad alrededor de AU Mic es típica del
proceso de nacimiento de planetas entre las enanas rojas, podría reducir aún
más las posibilidades de mundos habitables en toda nuestra galaxia. Las
observaciones anteriores sugieren que un torrente de luz ultravioleta de las
estrellas enanas rojas jóvenes elimina rápidamente la atmósfera de los planetas
en órbita. Esta estrella en particular tiene solo 23 millones de años.
Las encuestas han demostrado que los planetas
terrestres son comunes alrededor de las enanas rojas. De hecho, deberían
contener la mayor parte de la población del planeta de nuestra galaxia, que
podría contar con decenas de miles de millones de mundos. Se han
encontrado planetas dentro de la zona habitable de varias enanas rojas
cercanas, pero sus características físicas son en gran parte desconocidas.
Soplado por Blobs
Las observaciones del Espectrógrafo de Imágenes del
Telescopio Espacial (STIS) del Hubble y el VLT muestran que el disco
circunferencial AU Mic está siendo excavado por burbujas de rápido movimiento
de material circunstancial, que actúan como un quitanieves al empujar
partículas pequeñas (posiblemente conteniendo agua y otros volátiles) fuera del
sistema. Los investigadores aún no saben cómo se lanzaron las
manchas. Una teoría es que las poderosas expulsiones en masa de la
estrella turbulenta los expulsaron. Tal actividad energética es común
entre las enanas rojas jóvenes.
"Estas observaciones sugieren que los planetas
acuíferos pueden ser raros alrededor de las enanas rojas porque todos los
cuerpos más pequeños que transportan agua y sustancias orgánicas son expulsados
al
excavar el disco", explicó Carol Grady de Eureka Scientific en Oakland,
California, co-investigadora en la Observaciones del Hubble.
La teoría convencional sostiene que hace miles de
millones de años la Tierra se formó como un planeta comparativamente
seco. Los asteroides y cometas gravitacionalmente perturbados, ricos en
agua del sistema solar exterior más frío, bombardearon la Tierra y sembraron la
superficie con hielo y compuestos orgánicos. "Sin embargo, este
proceso puede no funcionar en todos los sistemas planetarios", dijo Grady.
El equipo determinó la vida útil del disco
utilizando una masa estimada del disco de un estudio independiente, así como
calculando la masa de las burbujas que se escapan en sus datos de luz visible
STIS. La masa de cada mancha es aproximadamente cuatro diez millonésimas
de la masa de la Tierra. La masa del disco, aproximadamente 1.7 veces más
masiva que la Tierra, se basa en los datos tomados por la matriz de milímetro /
submilimétrico grande de Atacama (ALMA).
Aunque la masa de las burbujas rebeldes parece
pequeña, el diámetro de cada gota podría extenderse al menos desde el Sol hasta
Júpiter. En la actualidad, el equipo ha detectado seis burbujas salientes,
pero es posible que haya un flujo continuo de ellas. Los grupos de manchas
que se desplazan a través del disco podrían barrer el material con bastante
rapidez.
"La rápida disipación del disco no es algo que
hubiera esperado", dijo Grady. "Sobre la base de las
observaciones de los discos alrededor de estrellas más luminosas, esperábamos
que los discos alrededor de estrellas enanas rojas más débiles tuvieran un
lapso de tiempo más largo. En este sistema, el disco desaparecerá antes de que
la estrella tenga 25 millones de años". Añadió que AU Mic probablemente
comenzó con un borde exterior de pequeños cuerpos helados, como el cinturón de
Kuiper que se encuentra dentro de nuestro propio sistema solar. Si el
disco no se estuviera erosionando, habría proporcionado hielos a los planetas
interiores secos.
El misterio de las burbujas
Los astrónomos del Hubble detectaron las manchas
en las imágenes de luz visible
del STIS tomadas en 2010-2011 . Como
seguimiento al estudio del Hubble, el instrumento SPHERE
(Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research), montado en el Very
Large Telescope del Observatorio Europeo Austral en Chile ,
realizó observaciones en el infrarrojo cercano. Las características en el
disco fueron insinuadas en observaciones tomadas en 2004 por telescopios
terrestres y la Cámara avanzada para encuestas del Hubble .
Hasta ahora, el equipo ha descubierto manchas en el
lado sureste del disco, con velocidades de eyección estimadas entre 9,000
millas por hora y 27,000 millas por hora, lo suficientemente rápido para
escapar de las garras gravitacionales de la estrella. Actualmente, tienen
una distancia de aproximadamente 930 millones de millas a más de 5.500 millones
de millas de la estrella.
El Hubble también está mostrando que estas burbujas
pueden no ser solo bolas gigantes de escombros polvorientos. El telescopio
ha resuelto la subestructura en una de las manchas, incluida una tapa en forma
de hongo sobre el plano del propio disco y una compleja estructura "tipo
bucle" debajo del disco. "Estas estructuras podrían dar pistas
sobre los mecanismos que impulsan estos blobs", dijo Schneider.
El sistema se encuentra a 32 años luz de distancia,
en la constelación sureña de Microscopium.
"AU Mic está en una posición ideal", dijo
Schneider. "Pero es solo uno de aproximadamente tres o cuatro
sistemas de enanas rojas con discos conocidos de dispersión de luz estelar de
desechos circunstelares. Los otros sistemas conocidos suelen estar seis veces
más lejos, por lo que es un desafío realizar un estudio detallado de los tipos
de características. En esos discos que vemos en AU Mic ".
Sin embargo, los astrónomos están comenzando a
identificar alguna actividad posiblemente similar en estos otros
sistemas. "Muestra que AU Mic no es único", dijo
Grady. "De hecho, se podría argumentar que debido a que es uno de los
sistemas más cercanos de este tipo, sería poco probable que fuera único".
Las observaciones de AU Mic muestran la importancia
del entorno del disco de una estrella en la formación y evolución del
planeta. "Lo que hemos aprendido es que los discos parecen ser una
parte normal de la historia de los sistemas planetarios", dijo Grady. "Si
no entiendes el disco de una estrella, no entiendes bien el sistema planetario
resultante".
Grady presentará los resultados del equipo en una
conferencia de prensa el 8 de enero de 2019, en la 233 reunión de la American
Astronomical Society en Seattle, Washington.
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de
cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial
Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt,
Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencia del Telescopio
Espacial (STScI, por sus siglas en inglés) en Baltimore, Maryland, realiza las
operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la
Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía en Washington,
DC
