La impresión de un artista de una estrella enana roja activa irradiando un planeta en órbita.

Crédito: G. Bacon (STScI) / NASA / ESA

Las estrellas de baja masa son actualmente los objetivos más prometedores cuando se buscan planetas potencialmente habitables, pero una nueva investigación ha revelado que algunas de estas estrellas producen cantidades significativas de radiación ultravioleta (UV) a lo largo de sus vidas. Dicha radiación podría obstaculizar el desarrollo de la vida en cualquier planeta en órbita.

Las enanas M son estrellas más frías y menos masivas que estrellas como nuestro Sol, y son el tipo de estrella más común en la Galaxia, lo que significa que es vital que las entendamos mejor y la influencia que tienen en sus planetas.

La detección de planetas terrestres en la zona habitable -la región donde puede existir agua líquida en la superficie de un planeta- cuando pasan frente a, o transitan, estrellas similares al Sol es difícil. Esto se debe en parte a que solo vemos una pequeña caída en la luz a medida que el planeta cruza la estrella, y también en parte porque sus órbitas son lo suficientemente largas como para que tengamos que esperar varios años para observar múltiples tránsitos. Sin embargo, debido a que las enanas M son más pequeñas y frías, los planetas en su zona habitable están mucho más cerca de su estrella, lo que resulta en gotas más grandes y más frecuentes de luz, lo que las hace más fáciles de detectar. [ Cómo distinguir tipos de estrellas aparte (Infografía) ]

Esto hace que los enanos M sean candidatos ideales cuando buscan planetas potencialmente habitables, lo que ha llevado a que se descubran planetas terrestres de zonas habitables alrededor de enanas M, incluyendo Proxima Centauri , TRAPPIST-1 y Ross 128 .

Niveles ultravioleta en el tiempo

Un artículo de los astrofísicos Adam Schneider y Evgenya Shkolnik de la Universidad Estatal de Arizona, recientemente publicado en The Astronomical Journal, reveló que las enanas M más calientes y masivas, conocidas como “tipo temprano”, emiten diferentes cantidades de radiación UV a lo largo de su vida en comparación con las enanas M “masivas” y “menos tardías” menos masivas y frías. El documento utilizó observaciones de la galaxia Galaxy Evolution Explorer (GALEX) de la NASA para estudiar varias poblaciones de enanas M en luz ultravioleta.

M-enanosse sabe que emiten niveles más altos de radiación UV potencialmente dañina que las estrellas como nuestro Sol. La radiación UV puede erosionar las atmósferas planetarias y tener un efecto perjudicial sobre la biología. También puede afectar la abundancia de moléculas en las atmósferas planetarias, incluido el dióxido de carbono, el oxígeno y el ozono. La luz ultravioleta puede descomponer las moléculas de dióxido de carbono en sus componentes atómicos, produciendo oxígeno atómico que luego se combina con oxígeno molecular para formar ozono. El ozono es más fácil de detectar que el oxígeno y, a menudo, se cree que es un biomarcador potencial para la vida, por lo que una radiación ultravioleta excesiva que produzca ozono adicional podría producir falsos positivos en los que confundamos el ozono extra como producto biológico. Por lo tanto, entender los niveles de radiación UV emitidos por enanas M es esencial para evaluar las observaciones de sus atmósferas.

El objetivo del programa HAZMAT (“Zonas habitables y actividad enana M a través del tiempo”) es utilizar observaciones UV para comprender cómo la habitabilidad de las estrellas de baja masa cambia con el tiempo. Los investigadores utilizaron GALEX para observar una gran muestra de M- enanos con edades conocidas entre diez millones de años y cinco mil millones de años.

Sus resultados revelaron que las estrellas de tipo medio y tardío de menor masa retienen altos niveles de actividad UV con solo una disminución muy gradual con el tiempo, en comparación con las enanas M tempranas donde los niveles de radiación UV caen más rápido que el las estrellas envejecen

Los niveles de radiación UV son muy diferentes en las enanas M de tipo temprano, pero esto no se ve en las estrellas de tipo tardío. Esto podría deberse a la influencia de la rotación estelar. Las estrellas de menor masa son totalmente convectivas, lo que significa que el material estelar se eleva y cae en las corrientes convectivas a lo largo de toda la estrella. Las estrellas de mayor masa se dividen en diferentes zonas, con una zona radiante y una zona convectiva donde la energía se propaga a través de la radiación. Las estrellas comienzan sus vidas girando rápidamente y luego giran con el tiempo a medida que pierden impulso a través del viento estelar. El viento estelar no funciona eficientemente en estrellas totalmente convectivas, por lo que se espera que las estrellas de tipo tardío permanezcan girando rápidamente durante mucho más tiempo que las estrellas de tipo temprano. La rotación está directamente relacionada con la actividad,

Aunque un planeta que orbita alrededor de una enana roja podría estar en la zona habitable, permitiendo que exista agua líquida en su superficie, la radiación ultravioleta de la estrella podría afectar la química de la atmósfera del planeta.

Crédito: M. Weiss / CfA

Nocivo para la vida

Los resultados sugieren que las enanas M de menor masa tienen radiación UV persistente, lo que podría descartar la posibilidad de vida en cualquier planeta en órbita, incluidos los de TRAPPIST-1 y Proxima Centauri.

“Si la cantidad de flujo estelar UV incidente en un planeta es perjudicial para la vida en ese planeta, entonces los enanos M tempranos pueden ser lugares más deseables para buscar bienes inmuebles”, dice Schneider. “Pero, es muy probable que no sea tan simple. A primera vista, puede parecer que nuestro trabajo sugiere que estrellas como TRAPPIST-1 y Proxima Centauri pueden tener menos probabilidades de tener planetas habitables debido a la actividad ultravioleta prolongada de la masa más baja estrellas, pero la noción de habitabilidad es extremadamente complicada y hay muchos otros factores además del flujo UV que deben considerarse “.

Investigaciones recientes de un equipo de la Universidad de Harvard dirigido por Sukrit Ranjan incluso sugieren que los planetas alrededor de estrellas de baja masa podrían no obtener suficiente del tipo correcto de radiación UV necesaria para que tenga lugar la química prebiótica. “Creo que todavía es demasiado pronto para decir con certeza si la actividad ultravioleta prolongada es o no ‘buena’ o ‘mala’ para una enana M tardía”, añade Schneider.

El estudio “HAZMAT., III. La Evolución UV de Estrellas Medias a Múltiples con GALEX”, fue publicado en The Astronomical Journal . El trabajo fue apoyado por el Programa de Mundos Habitables de la NASA . La Astrobiología de la NASAproporciona recursos para Mundos habitables y otros programas de Investigación y Análisis dentro de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA (SMD) que solicitan propuestas relevantes para la investigación de astrobiología.