Los escudos planetarios se abrocharán bajo los vientos estelares de sus estrellas moribundas



Cuando el Sol evoluciona para convertirse en una estrella gigante roja, la Tierra puede ser tragada por la atmósfera de nuestra estrella, y con un viento solar mucho más inestable, incluso las magnetosferas resistentes y protectoras de los planetas exteriores gigantes pueden ser despojadas. Crédito: MSFC / NASA

Cualquier vida identificada en planetas que orbitan estrellas enanas blancas casi con seguridad evolucionó después de la muerte de la estrella, dice un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Warwick que revela las consecuencias de los intensos y furiosos vientos estelares que azotasrán a un planeta mientras su estrella está muriendo. La investigación se publica en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, y el autor principal, el Dr. Dimitri Veras, la presentará hoy (21 de julio) en la Reunión Nacional de Astronomía en línea (NAM 2021).

La investigación proporciona nuevos conocimientos para los astrónomos que buscan signos de vida alrededor de estas estrellas muertas al examinar el impacto que sus vientos tendrán en los planetas en órbita durante la transición de la estrella a la etapa de enana blanca. El estudio concluye que es casi imposible que la vida sobreviva a la evolución estelar cataclísmica a menos que el planeta tenga un campo magnético intensamente fuerte —o magnetosfera— que pueda protegerlo de los peores efectos.

En el caso de la Tierra, las partículas del viento solar pueden erosionar las capas protectoras de la atmósfera que protegen a los humanos de la dañina radiación ultravioleta. La magnetosfera terrestre actúa como un escudo para desviar esas partículas a través de su campo magnético. No todos los planetas tienen una magnetosfera, pero la de la Tierra es generada por su núcleo de hierro, que gira como una dinamo para crear su campo magnético.

"Sabemos que el viento solar en el pasado erosionó la atmósfera marciana, que, a diferencia de la Tierra, no tiene una magnetosfera a gran escala. Lo que no esperábamos encontrar es que el viento solar en el futuro podría ser tan dañino incluso para aquellos planetas que están protegidos por un campo magnético", dice la Dra. Aline Vidotto del Trinity College de Dublín, coautora del estudio.

Todas las estrellas eventualmente se quedan sin hidrógeno disponible que alimenta la fusión nuclear en sus núcleos. En el Sol, el núcleo se contraerá y se calentará, impulsando una enorme expansión de la atmósfera exterior de la estrella en una 'gigante roja'. El Sol se estirará entonces hasta un diámetro de decenas de millones de kilómetros, tragándose los planetas interiores, posiblemente incluyendo la Tierra. Al mismo tiempo, la pérdida de masa en la estrella significa que tiene una atracción gravitacional más débil, por lo que los planetas restantes se alejan más.

Durante la fase de gigante roja, el viento solar será mucho más fuerte que hoy, y fluctuará dramáticamente. Veras y Vidotto modelaron los vientos a partir de 11 tipos diferentes de estrellas, con masas que van de una a siete veces la masa de nuestro Sol.

Su modelo demostró cómo la densidad y la velocidad del vientoestelar, combinadas con una órbita planetaria en expansión, conspiran para reducir y expandir alternativamente la magnetosfera de un planeta con el tiempo. Para que cualquier planeta mantenga su magnetosfera a lo largo de todas las etapas de la evolución estelar, su campo magnético debe ser al menos cien veces más fuerte que el campo magnético actual de Júpiter.

El proceso de evolución estelar también resulta en un cambio en la zona habitable de una estrella, que es la distancia que permitiría a un planeta tener la temperatura adecuada para soportar agua líquida. En nuestro sistema solar, la zona habitable se movería desde unos 150 millones de km desde el Sol —donde la Tierra está situada actualmente— hasta 6 mil millones de km, o más allá de Neptuno. Aunque un planeta en órbita también cambiaría de posición durante las fases de la rama gigante, los científicos descubrieron que la zona habitable se mueve hacia afuera más rápidamente que el planeta, planteando desafíos adicionales a cualquier vida existente con la esperanza de sobrevivir al proceso.

Finalmente, la gigante roja se deshace de toda su atmósfera exterior, dejando atrás el denso remanente de enana blanca caliente. Estos no emiten vientos estelares, por lo que una vez que la estrella llega a esta etapa el peligro para los planetas sobrevivientes ha pasado.

El Dr. Veras dice que "este estudio demuestra la dificultad de un planeta que mantiene su magnetosfera protectora a lo largo de la totalidad de las fases de la rama gigante de la evolución estelar".

"Una conclusión es que la vida en un planeta en la zona habitable alrededor de una enana blanca casi seguramente se desarrollaría durante la fase de enana blanca a menos que esa vida fuera capaz de soportar múltiples cambios extremos y repentinos en su entorno".

Futuras misiones como el telescopio espacial James Webb que se lanzará a finales de este año deberían revelar más sobre los planetas que orbitan estrellas enanas blancas,incluyendo si los planetas dentro de sus zonas habitables muestran biomarcadores que indican la presencia de vida, por lo que el estudio proporciona un contexto valioso para cualquier descubrimiento potencial.

Hasta ahora no se ha encontrado ningún planeta terrestre que pueda sustentar la vida alrededor de una enana blanca, pero dos gigantes gaseosos conocidos están lo suficientemente cerca de la zona habitable de su estrella como para sugerir que tal planeta podría existir. Estos planetas probablemente se acercaron a la enana blanca como resultado de interacciones con otros planetas más alejados.

El Dr. Veras añade que "estos ejemplos muestran que los planetas gigantes pueden acercarse muy cerca de la zona habitable. La zona habitable para una enana blanca está muy cerca de la estrella porque emiten mucha menos luz que una estrella similar al Sol. Sin embargo, las enanas blancas también son estrellas muy estables ya que no tienen vientos. Un planeta que está estacionado en la zona habitable de la enana blanca podría permanecer allí durante miles de millones de años, dando tiempo para que la vida se desarrolle siempre que las condiciones sean adecuadas".

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