Es un hecho bien conocido que todas las estrellas tienen una vida útil. Esto comienza con su formación, luego continúa a través de su fase de secuencia principal (que constituye la mayor parte de su vida) antes de terminar en la muerte. En la mayoría de los casos, las estrellas se hincharán hasta varios cientos de veces su tamaño normal cuando salgan de la fase de la secuencia principal de su vida, tiempo durante el cual probablemente consumirán los planetas que orbitan cerca de ellas.
Sin embargo, para los planetas que orbitan la estrella a distancias mayores (más allá de la "Línea de Escarcha" del sistema, esencialmente), las condiciones en realidad podrían calentarse lo suficiente como para que puedan soportar la vida. Y según una nueva investigación que proviene del Instituto Carl Sagan de la Universidad de Cornell, ¡esta situación podría durar algunos sistemas estelares en miles de millones de años, dando lugar a formas completamente nuevas de vida extraterrestre!
En aproximadamente 5.400 millones de años a partir de ahora, nuestro Sol saldrá de su fase de secuencia principal. Habiendo agotado el combustible de hidrógeno en su núcleo, la ceniza de helio inerte que se ha acumulado allí se volverá inestable y colapsará bajo su propio peso. Esto hará que el núcleo se caliente y se vuelva más denso, lo que a su vez hará que el Sol crezca en tamaño y entre en lo que se conoce como la fase de Rama Gigante Roja (RGB) de su evolución.
Este período comenzará con nuestro Sol convirtiéndose en un subgigante, en el que se duplicará lentamente en el transcurso de aproximadamente 500 millones de años. Luego pasará los próximos 500 millones de años expandiéndose más rápidamente, hasta que sea 200 veces su tamaño actual y varios miles de veces más luminosa. Entonces será oficialmente una estrella gigante roja, que finalmente se expandirá hasta el punto en que llegue más allá de la órbita de Marte.
Como exploramos en un artículo anterior, el planeta Tierra no sobrevivirá a nuestro Sol convirtiéndose en un Gigante Rojo, ni Mercurio, Venus o Marte. Pero más allá de la "Línea de Escarcha", donde hace tanto frío que los compuestos volátiles, como el agua, el amoníaco, el metano, el dióxido de carbono y el monóxido de carbono, permanecen en estado congelado, el resto de los gigantes gaseosos, gigantes de hielo y planetas enanos sobrevivirán. . No solo eso, sino que se producirá un deshielo masivo.
En resumen, cuando la estrella se expande, su "zona habitable" probablemente hará lo mismo, abarcando las órbitas de Júpiter y Saturno. Cuando esto sucede, los lugares que antes eran inhabitables, como las lunas joviana y croniana, de repente podrían volverse habitables. Lo mismo es cierto para muchas otras estrellas en el Universo, todas las cuales están destinadas a convertirse en Gigantes Rojas a medida que se acercan al final de sus vidas.
Sin embargo, cuando nuestro Sol alcanza su fase de Rama Gigante Roja, solo se espera que le queden 120 millones de años de vida activa. Este no es el tiempo suficiente para que surjan nuevas formas de vida, evolucionen y se vuelvan realmente complejas (es decir, como los humanos y otras especies de mamíferos). Pero según un estudio de investigación reciente que apareció en El diario astrofísico - titulada “Zona habitable de estrellas de secuencia posterior al principal”: algunos planetas pueden permanecer habitables alrededor de otras estrellas gigantes rojas en nuestro universo durante mucho más tiempo, ¡hasta 9 mil millones de años o más en algunos casos!
Para poner eso en perspectiva, nueve mil millones de años es casi el doble de la edad actual de la Tierra. Asumiendo que los mundos en cuestión también tienen la combinación correcta de elementos, tendrán tiempo suficiente para dar lugar a formas de vida nuevas y complejas. La coautora del estudio, la profesora Lisa Kaltennegeris, también es directora del Instituto Carl Sagan. Como tal, no es ajena a la búsqueda de vida en otras partes del Universo. Como explicó a Space Magazine por correo electrónico:
“Descubrimos que los planetas, dependiendo de qué tan grande sea su Sol (cuanto más pequeña es la estrella, más tiempo puede permanecer habitable el planeta), pueden permanecer agradables y cálidos hasta por 9 mil millones de años. Eso hace que una vieja estrella sea un lugar interesante para buscar vida. Podría haber comenzado bajo la superficie (por ejemplo, en un océano helado) y luego, cuando el hielo se derrite, los gases que la vida inhala y exhala pueden escapar a la atmósfera, lo que permite a los astrónomos recogerlos como firmas de vida. O para las estrellas más pequeñas, el tiempo que un planeta anteriormente congelado puede ser agradable y cálido es de hasta 9 mil millones de años. Por lo tanto, la vida podría incluso comenzar en ese momento ".
Utilizando los modelos existentes de estrellas y su evolución, es decir, el clima radiactivo convectivo unidimensional y los modelos evolutivos estelares, para su estudio, Kaltenegger y Ramírez pudieron calcular las distancias de las zonas habitables (HZ) alrededor de una serie de secuencias posteriores a la fase principal. (post-MS) estrellas. Ramses M. Ramirez, investigador asociado en el Instituto Carl Sagan y autor principal del artículo, explicó el proceso de investigación a la revista Space por correo electrónico:
“Utilizamos modelos evolutivos estelares que nos dicen cómo las cantidades estelares, principalmente el brillo, el radio y la temperatura, cambian con el tiempo a medida que la estrella envejece a través de la fase gigante roja. También utilizamos un modelo climático para luego calcular cuánta energía emite cada estrella en los límites de la zona habitable. Sabiendo esto y el brillo estelar mencionado anteriormente, podemos calcular las distancias a estos límites de zonas habitables ".
Al mismo tiempo, consideraron cómo este tipo de evolución estelar podría afectar la atmósfera de los planetas de la estrella. Cuando una estrella se expande, pierde masa y la expulsa hacia afuera en forma de viento solar. Para los planetas que orbitan cerca de una estrella, o aquellos que tienen baja gravedad superficial, pueden encontrar algunas o todas sus atmósferas destruidas. Por otro lado, los planetas con suficiente masa (o posicionados a una distancia segura) podrían mantener la mayoría de sus atmósferas.
"Los vientos estelares de esta pérdida de masa erosionan las atmósferas planetarias, que también calculamos en función del tiempo", dijo Ramírez. “A medida que la estrella pierde masa, el sistema solar conserva el momento angular al moverse hacia afuera. Entonces, también tenemos en cuenta cómo las órbitas se mueven con el tiempo ". Mediante el uso de modelos que incorporaron la tasa de pérdida estelar y atmosférica durante las fases de estrella de la Rama Gigante Roja (RGB) y la Rama Gigante Asintótica (AGB), pudieron determinar cómo funcionaría esto para los planetas que variaban en tamaño desde super- Lunas a súper-Tierras.
Lo que encontraron fue que un planeta puede permanecer en una HZ post-HS por eones o más, dependiendo de qué tan caliente esté la estrella, y calculando metalicidades que sean similares a las de nuestro Sol. Como Ramírez explicó:
“El resultado principal es que el tiempo máximo que un planeta puede permanecer en esta zona roja gigante habitable de estrellas calientes es de 200 millones de años. Para nuestra estrella más fría (M1), el tiempo máximo que un planeta puede permanecer dentro de esta zona habitable gigante roja es de 9 mil millones de años. Esos resultados suponen niveles de metalicidad similares a los de nuestro Sol. Una estrella con un mayor porcentaje de metales tarda más en fusionar los no metales (H, He ... etc.) y, por lo tanto, estos tiempos máximos pueden aumentar un poco más, hasta aproximadamente un factor de dos ".
Dentro del contexto de nuestro Sistema Solar, esto podría significar que en unos pocos miles de millones de años, mundos como Europa y Encelado (que ya se sospecha que tienen vida debajo de sus superficies heladas) podrían tener la oportunidad de convertirse en mundos habitables de pleno derecho. Como Ramírez resumió bellamente:
"Esto significa que la secuencia post-principal es otra fase potencialmente interesante de evolución estelar desde el punto de vista de la habitabilidad. Mucho después de que el sistema interno de planetas se haya convertido en páramos deslumbrantes por la expansión y crecimiento de la estrella gigante roja, podría haber moradas potencialmente habitables más lejos del caos. Si son mundos congelados, como Europa, el hielo se derretiría, revelando potencialmente cualquier vida preexistente. Tal vida preexistente puede ser detectada por futuras misiones / telescopios en busca de firmas biológicas atmosféricas..”
Pero quizás la conclusión más interesante de su estudio de investigación fue su conclusión de que los planetas que orbitan dentro de las zonas habitables posteriores a la EM de su estrella lo harían a distancias que los harían detectables utilizando técnicas de imágenes directas. Por lo tanto, no solo las probabilidades de encontrar vida alrededor de estrellas más viejas son mejores de lo que se pensaba anteriormente, ¡no deberíamos tener problemas para detectarlas utilizando las técnicas actuales de caza de exoplanetas!
También vale la pena señalar que Kaltenegger y el Dr. Ramírez han presentado un segundo documento para su publicación, en el que proporcionan una lista de 23 estrellas gigantes rojas dentro de los 100 años luz de la Tierra. Saber que estas estrellas, todas las cuales se encuentran en nuestro vecindario estelar, podrían tener mundos que sustenten la vida dentro de sus zonas habitables debería proporcionar oportunidades adicionales para los cazadores de planetas en los próximos años.
Y asegúrese de ver este video de Cornellcast, donde el Prof. Kaltenegger comparte lo que inspira su curiosidad científica y cómo los científicos de Cornell están trabajando para encontrar pruebas de vida extraterrestre.
