Sistemas con estrellas pobres en metales resultan más habitables
Las estrellas que contienen cantidades comparativamente grandes de elementos pesados proporcionan condiciones menos favorables para el surgimiento de vida compleja que las estrellas pobres en metales.
Un equipo de los Institutos Max Planck para la Investigación del Sistema Solar y de QuÃmica, asà como de la Universidad de Göttingen. mostró cómo la metalicidad de una estrella está relacionada con la capacidad de sus planetas para rodearse de una capa protectora de ozono. Crucial para esto es la intensidad de la luz ultravioleta que la estrella emite al espacio, en diferentes rangos de longitud de onda.
El estudio proporciona a los cientÃficos que buscan en el cielo con telescopios espaciales sistemas estelares habitables con pistas importantes sobre dónde este esfuerzo podrÃa ser particularmente prometedor.
También sugiere una conclusión sorprendente: a medida que el universo envejece, se vuelve cada vez más hostil al surgimiento de vida compleja en nuevos planetas.
Con la ayuda de simulaciones numéricas, el estudio, que se publicó en Nature Communications, ahora se centra en el contenido de ozono de las atmósferas de los exoplanetas. Al igual que en la Tierra, este compuesto de tres átomos de oxÃgeno puede proteger la superficie del planeta (y las formas de vida que residen en ella) de la radiación ultravioleta (UV) que daña las células.
Una capa protectora de ozono es, por lo tanto, un requisito previo importante para el surgimiento de vida compleja. "QuerÃamos entender qué propiedades debe tener una estrella para que sus planetas formen una capa de ozono protectora", explica en un comunicado la idea básica Anna Shapiro, cientÃfica del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar y primera autora del estudio actual.
Como sucede a menudo en la ciencia, esta idea fue provocada por un hallazgo anterior. Hace tres años, investigadores dirigidos por el Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar compararon las variaciones de brillo del sol con las de cientos de estrellas similares al sol. El resultado: la intensidad de la luz visible de muchas de estas estrellas fluctúa mucho más que en el caso del sol. "Vimos grandes picos de intensidad", dice Alexander Shapiro, quien participó tanto en los análisis de hace tres años como en el estudio actual.
"Por lo tanto, es muy posible que el sol también sea capaz de tales picos de intensidad. En ese caso, también la intensidad de la luz ultravioleta aumentarÃa drásticamente", agrega. "Asà que, naturalmente, nos preguntamos qué significarÃa esto para la vida en la Tierra y cómo es la situación en otros sistemas estelares", dice Sami Solanki, director del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar y coautor de ambos estudios.
En la superficie de aproximadamente la mitad de todas las estrellas alrededor de las cuales se ha demostrado que orbitan los exoplanetas, las temperaturas oscilan entre los 5.000 y los 6.000 grados centÃgrados. Por lo tanto, en sus cálculos, los investigadores recurrieron a este subgrupo. Con una temperatura superficial de aproximadamente 5.500 grados centÃgrados, el sol también es uno de ellos. "En la quÃmica atmosférica de la Tierra, la radiación ultravioleta del sol juega un papel doble", explica Anna Shapiro, cuyo interés de investigación anterior se centró en la influencia de la radiación solar en la atmósfera de la Tierra.
En reacciones con átomos de oxÃgeno individuales y moléculas de oxÃgeno, el ozono puede crearse y destruirse. Mientras que la radiación UV-B de onda larga destruye el ozono, la radiación UV-C de onda corta ayuda a crear ozono protector en la atmósfera media. "Por lo tanto, era razonable suponer que la luz ultravioleta también puede tener una influencia compleja similar en las atmósferas de los exoplanetas", agrega el astrónomo. Las longitudes de onda precisas son cruciales.
Por lo tanto, los investigadores calcularon exactamente qué longitudes de onda componen la luz ultravioleta emitida por las estrellas. Por primera vez, también consideraron la influencia de la metalicidad. Esta propiedad describe la proporción de hidrógeno a elementos más pesados (llamados "metales" por los astrofÃsicos de forma simplista y algo engañosa) en el material de construcción de la estrella. En el caso del sol, hay más de 31.000 átomos de hidrógeno por cada átomo de hierro. El estudio también consideró estrellas con menor y mayor contenido de hierro.
En un segundo paso, el equipo investigó cómo la radiación ultravioleta calculada afectarÃa las atmósferas de los planetas que orbitan a una distancia favorable para la vida alrededor de estas estrellas. Las distancias favorables a la vida son aquellas que permiten temperaturas moderadas, ni demasiado altas.
