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Habitabilidad en sistemas de enanas rojas

Agosto 08, 2021

La habitabilidad en sistemas de enanas rojas está determinada por un gran número de factores.[4]​[2]​[5]​ Establecer cómo afecta cada uno de ellos a la habitabilidad planetaria puede ayudar a revelar la aptitud de estos sistemas para albergar vida extraterrestre.[6]​[7]​ Existen numerosas dificultades teóricas para que esto sea posible, como el bajo flujo estelar, la alta probabilidad de acoplamiento de marea,[n. 2]​ la pequeña zona de habitabilidad y la elevada variación estelar experimentada por las enanas rojas, especialmente en sus primeros miles de millones de años. Sin embargo, el alto porcentaje de estas estrellas respecto al total de la población estelar y su longevidad, influye positivamente en las expectativas de encontrar vida en exoplanetas pertenecientes a estos sistemas.[9]​

Recreación de un exoplaneta habitable perteneciente a una enana roja. La vegetación, concentrada en la zona del terminador, presenta tonos negros a causa del tipo de luz emitida por la estrella.[1]​
Impresión artística de un planeta océano situado en la zona habitable de una enana roja.[n. 1]​

Los cuerpos planetarios ubicados en la zona de habitabilidad de las enanas rojas se encuentran sometidos a un intenso calentamiento de marea por la proximidad respecto a su estrella, que podría ser altamente perjudicial para el desarrollo de la vida.[10]​[11]​ Además, es probable que la cercanía implique un acoplamiento de marea entre el objeto y su astro, que supondría importantes diferencias térmicas entre los hemisferios diurno y nocturno del planeta.[11]​ El resto de factores que no derivan del anclaje, como la extrema variabilidad de las enanas rojas, la distribución espectral de la energía desplazada al infrarrojo en relación al Sol y el reducido tamaño de la zona habitable debido a la baja producción de luz, hacen descender aún más las expectativas de presencia biológica.[11]​

Sin embargo, hay varios puntos a favor de la habitabilidad en estos sistemas.[9]​ La intensa formación de nubes en la cara diurna de un exoplaneta anclado por marea a su estrella puede limitar el flujo térmico global y disminuir drásticamente las diferencias de temperatura entre ambos hemisferios.[12]​ Además, el gran número de enanas rojas en la Vía Láctea, que representan un 73 % de las al menos 100 000 millones de estrellas de la galaxia, aumenta las probabilidades de que surja la vida en algunos de sus planetas.[13]​[14]​ Según las estimaciones efectuadas en 2013, se calcula que puede haber hasta 60 000 millones de planetas potencialmente habitables en sistemas de enanas rojas solo en la Vía Láctea.[15]​

Habitabilidad

Las enanas rojas representan el tipo de estrellas más común, frío y pequeño.[2]​[n. 3]​ Según las estimaciones de Pieter G. van Dokkum y Charlie Conroy, su abundancia va desde un 70 % del total para las galaxias espirales a más de un 90 % del total para las elípticas.[17]​[18]​ Se cree que suponen un 73 % de todas las estrellas de la Vía Láctea, identificada como una galaxia espiral barrada desde la década de 1990 por las observaciones de los radiotelescopios.[19]​ Las enanas rojas comprenden estrellas de clasificación estelar tipo M y K-tardío, con una masa de entre 0,1 y 0,6 M☉, y son invisibles para el ojo humano desde la Tierra por su baja luminosidad.[n. 4]​ Ni siquiera la enana roja más próxima al sol, Próxima Centauri —que es a su vez la más cercana en términos generales—, se aproxima a una magnitud visual.[n. 5]​[21]​

Luminosidad

 
Tamaño relativo estelar y temperaturas fotosféricas. Cualquier planeta en torno a una enana roja como Gliese 229A, tendría que situarse muy cerca de su estrella para registrar temperaturas similares a las de la Tierra, viéndose anclado por marea a la misma.

Durante años, los astrónomos descartaron a las enanas rojas como sistemas potencialmente habitables.[7]​ La reducida masa que presentan este tipo de estrellas se traduce en una fusión nuclear extremadamente lenta en sus núcleos, dándoles una luminosidad comprendida entre un 3 % y un 0,01 % de la solar.[22]​ Como consecuencia, cualquier planeta que orbite a una estrella de esta categoría debe tener un semieje mayor muy reducido en comparación con la Tierra para mantener una temperatura superficial similar. Esta distancia varía en un rango desde 0,3 UA para una enana roja relativamente luminosa como Lacaille 8760, hasta 0,032 UA para una poco masiva como Próxima Centauri —como referencia, cualquier análogo a la Tierra que orbitase a esta última, tendría un período de traslación de 6 días—.[23]​[24]​

Composición espectral

Gran parte de la escasa luminosidad de una enana roja se encuentra en la parte infrarroja del espectro electromagnético, que consiste en una energía lumínica sustancialmente inferior que la de los picos de luz visible del Sol.[7]​ Como resultado, la fotosíntesis dentro de un sistema de enana roja requeriría fotones adicionales para lograr una estimulación comparable a la necesaria en el proceso de fotosíntesis terrestre, debido al bajo nivel de energía media de los fotones cercanos al infrarrojo.[25]​ Teniendo que adaptarse a un espectro mucho más amplio para absorber la mayor cantidad de energía fotónica posible, la vegetación en un planeta habitable perteneciente a una estrella tipo M o K-tardío probablemente aparecería de un color negro o marrón en luz visible, frente al verde predominante en la Tierra.[25]​[26]​

Además, dada la fuerte capacidad del agua para absorber la luz roja e infrarroja, habría menos energía disponible para la vida acuática en este tipo de planetas.[27]​ Sin embargo, esto podría dificultar el desarrollo de una glaciación global permanente en planetas con órbitas próximas al límite exterior de la zona de habitabilidad. Dada la relación existente entre la extensión de las masas de hielo y el albedo, su temperatura sería mayor a la que correspondería una cantidad de radiación equivalente para una estrella similar al Sol, ampliando así el confín externo de la zona habitable de las enanas rojas.[28]​

Evolución

Otra posibilidad que puede dificultar la habitabilidad en los sistemas estelares de este tipo es la propia evolución de las enanas rojas.[4]​ Estas estrellas tienen una pre-fase principal extensa,[n. 6]​ de modo que sus zonas habitables actuales se encontrarían durante 1000 millones de años en una zona donde el agua no estaría en estado líquido, sino en forma de vapor, por lo que si los exoplanetas situados en esa órbita cuentan con una cantidad significativa de agua desde su formación, tendrán que soportar un efecto invernadero descontrolado durante cientos de millones de años.[29]​[30]​ Durante esta fase, la fotólisis del vapor de agua y el escape hidrodinámico del hidrógeno al espacio podría suponer la pérdida de una cantidad de agua equivalente a la de varios océanos terrestres, dejando tras de sí una densa atmósfera de O2 abiótico.[29]​

Transcurrido este período, durante algunos miles de millones de años más la variabilidad estelar seguiría siendo demasiado elevada, registrando bruscos y repentinos incrementos de luminosidad y radiación que comprometerían la existencia de cualquier organismo vivo sobre el planeta.[4]​ A partir de entonces, atraviesan una larga fase de estabilidad que se prolonga durante prácticamente toda la secuencia principal, en la que pueden permanecer varios billones de años —mucho más que cualquier otro tipo de estrella—.[31]​ Sin embargo, los estudios indican que una vez alcanzado ese estado, la zona de habitabilidad ultravioleta no coincidiría con la zona habitable, algo que también ocurriría en estrellas tipo K con temperaturas superficiales por debajo de los 4300 ºC.[n. 7]​ Así pues, cualquier planeta «Ricitos de Oro» perteneciente a un sistema de enana roja carecería de una cantidad de radiación suficiente como para mantener a los organismos fotosintéticos.[32]​

Efectos de marea

Acoplamiento por marea

 
Recreación de un planeta orbitando alrededor de una enana roja.

Dadas las cortas distancias que tienen que mantener los exoplanetas situados en la zona de habitabilidad de enanas rojas respecto a su estrella, es muy probable que se encuentren anclados por marea a ella.[33]​ En tales circunstancias, el planeta rotaría alrededor de su eje una vez por cada revolución en torno a su estrella, provocando que un lado del planeta se encontrase permanentemente de cara a ella y el otro en perpetua oscuridad, lo que supondría grandes diferencias térmicas entre ambos hemisferios.[34]​ Durante muchos años, se creyó que la vida en estos planetas se limitaría a una región en forma de anillo localizada entre ambos hemisferios, denominada terminador o zona del crepúsculo, donde la estrella siempre aparecería en el horizonte.[2]​

En el pasado, los expertos estimaban que una atmósfera lo suficientemente densa como para repartir eficazmente el calor entre ambos hemisferios sería demasiado gruesa y no permitiría la fotosíntesis en organismos superficiales.[4]​[35]​[36]​ Debido a las diferencias de temperatura, se argumentó que un hipotético análogo a la Tierra anclado por marea a su estrella experimentaría fuertes vientos en dirección al hemisferio nocturno y lluvias torrenciales permanentes en el punto subsolar.[37]​ A pesar de ello, en tales condiciones, la vida compleja sería improbable.[38]​ La vida vegetal tendría que adaptarse a los vendavales constantes, por ejemplo mediante un mejor anclaje al suelo y hojas largas y flexibles. Los animales tendrían una vista basada en el infrarrojo ya que la percepción de aromas y llamadas sería difícil por encima del estruendo de la tormenta en todo el planeta. Sin embargo, la vida bajo el agua estaría protegida de los fuertes vientos y de las llamaradas estelares, y grandes extensiones de plancton fotosintético y algas de color negro podrían soportar la vida marina.[39]​

En contraste con la imagen pesimista de estos planetas respecto a su capacidad para albergar vida, los estudios de Robert Haberle y Manoj Joshi del Centro de Investigación Ames de la NASA en California determinaron, en 1997, que la atmósfera de un planeta —asumiendo la presencia de gases de efecto invernadero como el CO2 y el H2O— sólo necesita una presión de 10 kPa —equivalente a 0,1 atm o el 10 % de la terrestre al nivel del mar— para que el calor del lado diurno sea eficazmente distribuido al nocturno, una cantidad plenamente compatible con la actividad fotosintética.[40]​ Dos años más tarde, Martin Heath del Greenwich Community College concluyó que el agua de mar no congelada podría circular bajo la capa de hielo del lado nocturno si las cuencas oceánicas son lo bastante profundas.[33]​ Además, una investigación efectuada en 2010 determinó que los planetas-océano anclados por marea a enanas rojas y orbitando alrededor de la zona habitable aún tendrían temperaturas superiores a 240 K —o -33 ºC— en el lado nocturno.[41]​ Los modelos climáticos construidos en 2013 indican que la formación de nubes en planetas anclados por marea minimizarían las diferencias térmicas entre ambos hemisferios, mejorando las perspectivas de habitabilidad de los planetas de enanas rojas.[12]​ Investigaciones adicionales, incluyendo la cantidad de radiación fotosintéticamente activa, sugieren que estos cuerpos podrían ser habitables al menos para las plantas superiores.[42]​

 
Impresión artística de un exoplaneta análogo a la Tierra perteneciente a una enana roja, con dos exolunas.

Las investigaciones del equipo de Jérémy Leconte, del Instituto Canadiense de Astrofísica Teórica, sugieren que buena parte de los cuerpos planetarios teóricamente anclados por marea a sus estrellas podrían no estarlo.[43]​ Las corrientes de aire sobre la superficie de un planeta generan un empuje rotacional que puede romper el anclaje, aunque la velocidad de rotación sería muy baja —los ciclos de día y noche llevarían semanas o incluso meses—. Según estos modelos, las atmósferas demasiado densas —como la de Venus— dificultan la llegada de la luz estelar a la superficie, perjudicando este proceso.[44]​ Por tanto, los planetas con atmósferas menos densas, como la Tierra, serían más eficaces para su desempeño biológico.[43]​ Así pues, aquellos con una presión atmosférica superficial próxima a 1 bar que orbiten a estrellas con masas de entre 0,5 M☉ y 0,7 M☉ —justo por encima del límite entre las enanas rojas y las naranjas de tipo K— en su zona habitable, no deberían tener una rotación sincrónica.[44]​ Además, los planetas con atmósferas próximas a los 10 bares presentarían una rotación más lenta, pero estarían ampliado el rango de no-sincronización —en cuerpos planetarios que orbitasen el confín externo de la zona de habitabilidad de enanas rojas con masas próximas a 0,3 M☉—.[44]​ Sin embargo, es posible que este efecto, en combinación con una excentricidad orbital adecuada y las influencias gravitatorias de otros cuerpos celestes —planetas o satélites—, pudiera liberar del anclaje incluso a aquellos pertenecientes a enanas rojas relativamente masivas (>0,4 M☉) y que orbitasen más cerca del centro de la zona habitable.[45]​ La clasificación de planetas confirmados potencialmente habitables está encabezada actualmente por dos exoplanetas teóricamente anclados que podrían no estarlo según este estudio —Kepler-438b y Kepler-296e, pertenecientes a una estrella tipo K-tardío y a una enana roja, respectivamente—.[46]​

Calentamiento de marea

La existencia de una cara diurna y otra nocturna no es el único factor perjudicial para la presencia de vida alrededor de las enanas rojas.[9]​ El calentamiento por marea experimentado por los planetas en la zona habitable de estrellas con menos de un 30 % de la masa del Sol podría suponer un aumento de sus temperaturas que los convertirían en cuerpos tipo Venus.[10]​ Combinado con los otros impedimentos para la habitabilidad de los sistemas de enanas rojas, esto podría provocar un descenso sustancial de las probabilidades de vida tal y como la conocemos en comparación con estrellas de otra tipología.[11]​ De igual modo, existe la posibilidad de que no haya suficiente agua en la mayoría de planetas teóricamente habitables alrededor de enanas rojas, y que buena parte de ella se encuentre congelada en el lado nocturno —especialmente en exoplanetas del tamaño de la Tierra—.[47]​ En contra de lo sugerido en las primeras investigaciones, parece ser que en los últimos estudios sobre Venus anclados por marea se ha concluido que el agua atrapada en el hemisferio no iluminado puede evitar el efecto invernadero descontrolado y mejorar las predicciones de habitabilidad en sistemas de enanas rojas.[48]​

Variabilidad

 
Recreación de una joven enana roja rodeada de tres planetas.

Todas las estrellas atraviesan un período de intensa variabilidad tras su formación, que se prolonga por más tiempo cuanto menor sea la estrella —desde unos 500 millones de años para una tipo G como el Sol, hasta 3000 millones para una tipo M especialmente poco masiva—.[9]​[49]​ Las enanas rojas jóvenes son mucho más variables y violentas que el resto de estrellas de la secuencia principal —recibiendo el nombre de estrellas fulgurantes—.[50]​ A menudo están cubiertas de manchas estelares que pueden atenuar su brillo hasta en un 40 % durante meses. Sin embargo, es posible que la vida pueda surgir en un planeta perteneciente a un sistema de este tipo si son capaces de adaptarse, a imagen de ciertos organismos terrestres que soportan descensos de temperatura similares durante el invierno, mediante la hibernación y/o sumergiéndose a mayores profundidades donde las temperaturas son más constantes.[51]​ No obstante, cabe la posibilidad de que la superficie se congele durante estos períodos, aumentando el albedo del planeta —es decir, la cantidad de luz reflejada al espacio—, lo que podría culminar en un proceso retroalimentativo del hielo y en una glaciación global permanente.[52]​

A veces, las enanas rojas emiten gigantescas llamaradas que pueden doblar su brillo en cuestión de minutos.[53]​ Estas llamaradas producen torrentes de partículas cargadas que pueden arrancar enormes porciones de la atmósfera.[54]​ Por esta razón los partidarios de la hipótesis de la Tierra especial cuestionan que los planetas en la zona habitable de una enana roja sean capaces de sustentar la vida ante las acometidas de intensas llamaradas.[49]​ El acoplamiento de marea probablemente supondrá una baja magnetosfera, que podría entrar en contacto con la atmósfera planetaria en fuertes eyecciones de masa coronal que empujen hacia atrás el campo magnético del exoplaneta.[55]​ Como resultado, la atmósfera estaría sometida a una gran erosión, que posiblemente haría el planeta inhabitable.[56]​

Por otro lado, si el planeta tuviese un campo magnético, podría desviar las partículas de la atmósfera. La velocidad de rotación de un planeta anclado por marea es muy baja, tanto que coincide con su órbita, pero podría sería suficiente para generar un campo magnético siempre que parte del interior del planeta permanezca fundido.[57]​ Sin embargo, los modelos matemáticos actuales concluyen que, aunque el planeta disponga de la máxima magnetosfera posible para un cuerpo de masa similar a la terrestre, perdería una fracción significativa de su atmósfera por la exposición a eyecciones de masa coronal y a la radiación ultravioleta —en tales condiciones, puede que hasta los exoplanetas similares a la Tierra situados a 0,8 UA de su estrella perdiesen sus atmósferas, lo que afectaría también a estrellas tipo G y K—.[58]​[59]​

No obstante, el período de máxima actividad coronal de las enanas rojas comprende solo los primeros 1200 millones de años de su ciclo vital. Si un planeta se forma más allá del límite de anclaje por marea y emigra a la zona habitable una vez transcurrida esa fase, es posible que la vida tenga la oportunidad de desarrollarse.[60]​

Otra forma en que la vida podría autoprotegerse inicialmente de la radiación, sería permaneciendo bajo el agua hasta que la estrella terminase su fase fulgurante primigenia, asumiendo que el planeta sea capaz de retener la suficiente atmósfera como para producir océanos de agua líquida. Los científicos que participaron en el rodaje del documental Planeta Aurelia, de la National Geographic, creían que la vida podría sobrevivir en tierra a pesar de las llamaradas de la enana roja.[61]​ Una vez que la vida se desarrollase en la superficie, la baja cantidad de radiación UV producida por una enana roja en calma les permitiría prosperar sin una capa de ozono, por lo que no necesitarían producir oxígeno.[25]​

Abundancia

 
Impresión artística de una enana roja.

Una de las mayores ventajas de los planetas pertenecientes a sistemas de enanas rojas en relación con su habitabilidad, es la altísima esperanza de vida de estas estrellas. La Tierra necesitó 4500 millones de años de evolución antes de que apareciese el ser humano, y la vida tal y como la conocemos podrá mantenerse durante al menos 500 millones de años más.[62]​ En cambio, el ciclo vital de las enanas rojas puede abarcar billones de años, ya que sus reacciones nucleares son significativamente más lentas que las de estrellas de mayor masa, dando a la vida mucho más tiempo para evolucionar.[7]​ Además, aunque se desconocen las probabilidades de encontrar vida en un planeta orbitando a una enana roja específica en su zona habitable, la suma de las zonas de habitabilidad de todas las enanas rojas combinadas equivale al de todas las de tipo G —como el Sol—, dada su ubicuidad.[63]​ La primera supertierra encontrada en la zona habitable de una estrella resultó ser Gliese 581 g, que orbita en torno a una enana roja y posee una masa de tres a cuatro veces superior a la de la Tierra; aunque probablemente esté anclado por marea, se cree posible la existencia de agua líquida a lo largo del terminador o zona del crepúsculo del planeta.[64]​ Las observaciones estiman que el sistema se creó hace unos 7000 millones de años y que el exoplaneta cuenta con la masa suficiente como para soportar una atmósfera.[65]​[n. 8]​

Otra posibilidad para la habitabilidad en sistemas de enanas rojas de cara a un futuro lejano, según las simulaciones informáticas, se darían cuando llegasen a la fase de enana azul al consumir su suministro de hidrógeno. Al ser más luminosas que la enanas rojas precedentes, los planetas que durante todo su ciclo de vida estaban demasiado lejos como para que pudiese aparecer la vida, podrían descongelarse durante varios miles de millones de años —hasta 5000 millones para una estrella de 0,16 M☉—, dando otra oportunidad a la aparición de vida.[67]​

Retención de agua

 
Impresión artística de NASA-JPL/Caltech del posible sistema planetario TRAPPIST-1.

Los planetas pueden retener cantidades significativas de agua en la zona habitable de enanas ultra frías, con un punto óptimo en el rango de 0,04-0,06 M⊙, a pesar de la fotólisis del agua por radiación FUV y del escape de hidrógeno impulsado por radiación XUV.[68]​

Frecuencia de mundos del tamaño de la Tierra alrededor de enanas ultrafrias

Según las estimaciones ofrecidas en un estudio basado en los datos de archivo del Spitzer, el 30-45 % de las enanas ultra frías cuentan con exoplanetas de un tamaño parecido al de la Tierra.[69]​ Así pues, de acuerdo a las simulaciones informáticas, buena parte de las estrellas de masa similar a TRAPPIST-1 cuentan con objetos planetarios de dimensiones aproximadas a la Tierra.[70]​

Descubrimientos

Véase también: Anexo:Exoplanetas confirmados potencialmente habitables

En la siguiente tabla, figuran los diez exoplanetas confirmados con mayor Índice de Similitud con la Tierra (IST) que orbitan alrededor de enanas rojas —es decir, estrellas de la secuencia principal con menos de 0,6 M☉ y, por tanto, de tipo M o K-tardío— y algunas de sus características principales, en comparación con la Tierra.[46]​[n. 9]​[n. 10]​

# Nombre IST SPH HZD HZC HZA Temp (℃) Masa (M⊕) Radio (R⊕) tClass hClass Periodo orbital Distancia (años luz) Año desc.
N/d Tierra 1,00 0,72 -0,50 -0,31 -0,52 14 ℃ 1 1 tipo-tierra mesoplaneta 365,26 días 0 prehistórico
1 Kepler-438b 0,50 0,88 -0,94 -0,17 -0,49 37,45 ℃ 1,27 1,12 tipo-venus mesoplaneta 35,23 días 472,9 2015
2 Kepler-296e 0,85 0,75 -0,87 -0,16 0,04 33,45 ℃ 3,32 1,48 supervenus mesoplaneta 34,14 días 1692,8 2015
3 Gliese 667 Cc 0,84 0,64 -0,62 -0,15 0,21 13,25 ℃ 3,80 1,54 supertierra mesoplaneta 28,14 días 23,6 2011
4 Gliese 832 c 0,81 0,96 -0,72 -0,15 0,43 21,55 ℃ 5,40 1,69 minineptuno mesoplaneta 35,68 días 16,1 2014
5 Gliese 180 c 0,77 0,42 -0,53 -0,14 0,64 8,85 ℃ 6,40 1,77 minineptuno mesoplaneta 24,33 días 38,1 2014
6 Gliese 667 Cf 0,77 0,00 -0,22 -0,16 -0,08 -14,25 ℃ 2,70 1,40 planeta océano psicroplaneta 39,03 días 23,6 2013
7 Kepler-440b 0,75 0,16 -0,96 -0,14 0,62 42,95 ℃ 7,75 1,86 minineptuno mesoplaneta 101,11 días 851,3 2015
8 Gliese 180 b 0,75 0,41 -0,88 -0,14 =0,74 38,75 ℃ 8,30 1,89 minineptuno mesoplaneta 17,38 días 38,1 2014
9 Gliese 163 c 0,75 0,02 -0,96 -0,14 0,58 46,95 ℃ 7,26 1,83 minineptuno mesoplaneta 25,64 días 48,9 2012
10 Gliese 422 b 0,71 0,17 -0,41 -0,13 1,11 2,95 ℃ 9,90 1,98 minineptuno mesoplaneta 26,11 días 41,3 2014

Conclusiones

 
El Telescopio Espacial James Webb (JWST) podrá resolver algunas de las incógnitas sobre la habitabilidad de las enanas rojas.

El potencial para la vida de los sistemas de enanas rojas es objeto de debate entre la comunidad científica, a tenor de los resultados contradictorios mostrados en multitud de modelos que ofrecen resultados muy dispares fruto de la carencia de información a consecuencia de las limitaciones en las herramientas de observación actuales.[n. 11]​ Muchos astrobiólogos y científicos en general consideran que la capacidad de la vida en la Tierra para florecer en lugares completamente inhóspitos es un claro indicio del potencial para la vida de los sistemas de enanas rojas, aunque la mayoría de los expertos opinan que la extrema hostilidad de las enanas rojas haría imposible la aparición de organismos vivos.[7]​[35]​

Los partidarios de las enanas rojas como sistemas con potencial para la habitabilidad planetaria, basan sus conclusiones en las expectativas creadas por el alto porcentaje que suponen respecto al total de la galaxia y por la proximidad de su zona habitable, que facilitan la detección de cuerpos terrestres en torno a ellas, así como en la ubicuidad de la vida en la Tierra y en su capacidad de adaptación a entornos hostiles.[31]​ Además, cuentan con el apoyo de numerosos modelos informáticos que invitan al optimismo respecto a las condiciones que puede presentar un planeta anclado por marea a su estrella, al desarrollo de un efecto invernadero desbocado y a la improbable congelación total fruto de un proceso retroalimentativo de las masas de hielo dado el tipo de luz que emiten estas estrellas.[9]​[48]​[3]​

Empero, algunos investigadores mantienen una postura contraria respecto al carácter habitable de estos planetas. Para empezar, consideran que la presencia de extremófilos capaces de soportar las duras condiciones de los exoplanetas pertenecientes a sistemas de enanas rojas no sería posible sin unos organismos precursores desde los que evolucionar y que estos no habrían podido adaptarse a la hostilidad del entorno.[73]​ Además, también argumentan que los niveles de radiación UV de estas estrellas resultan demasiado elevados al principio de sus vidas y muy escasos cuando alcanzan su fase estable, dificultarían la existencia de vida en planetas en torno a ellas.[32]​ Otros factores en contra del carácter habitable de los objetos planetarios pertenecientes a sistemas de este tipo son la probable pérdida atmosférica por los intensos vientos estelares, la ausencia de agua fruto del escape hidrodinámico del hidrógeno al espacio, etc.[74]​[29]​

Con el tiempo, instrumentos como el Telescopio espacial James Webb permitirán identificar los componentes atmosféricos de los planetas que orbitan a las enanas rojas en su zona de habitabilidad y conocer, de este modo, si son aptos para la vida e incluso si existe actividad fotosintética en ellos.[75]​ Mientras tanto, las expectativas de habitabilidad de las enanas rojas son escasas entre la mayor parte de la comunidad científica.[76]​[77]​

En la ficción

En la novela de ciencia ficción Star Maker de Olaf Stapledon (1937), una de las muchas civilizaciones extraterrestres en la Vía Láctea que describe la obra, se localiza en la zona del terminador de un exoplaneta anclado por marea a una enana roja. Este planeta está habitado por una especie de plantas inteligentes similares a zanahorias con cabeza, brazos y piernas, que «duermen» insertándose a sí mismas en el suelo y absorbiendo la luz estelar por fotosíntesis. El resto del tiempo, son seres animados que participan en todas las actividades complejas típicas de una civilización industrial. Stapledon también describe cómo evolucionó la vida en ese planeta.[78]​

En las historias de «Draco Tavern», Larry Niven narra la evolución de una raza alienígena muy avanzada —los Chirpsithra— en un mundo anclado por marea a una enana roja. Sin embargo, los únicos detalles que relata sobre el planeta son respecto a su masa —de 1 M⊕—, temperatura —algo más frío— e iluminación —típica de un exoplaneta que orbita una estrella tipo M—.[79]​

Krypton, el planeta natal de Superman, orbitaba en torno a una enana roja llamada «Rao».[80]​ En los cómics, el superhéroe es enviado a la Tierra por su padre, Jor-El, justo antes de la destrucción del planeta.[81]​

En Ark de Stephen Baxter, después de que la Tierra quedase completamente sumergida por los océanos, un pequeño grupo de humanos se embarcan en un viaje interestelar que culmina con el aterrizaje y la colonización de un planeta frío, anclado por marea y con plantas de color negro al que bautizan como «Tierra III».[82]​

En Nemesis, del escritor de ficción Isaac Asimov, una estrella enana roja de este nombre tiene un planeta llamado Erythro, el cual es similar a la Tierra en muchos aspectos. La única forma de vida la constituyen células Prokaryotes, que poseen la capacidad de realizar la fotosíntesis gracias a los fulgores ocasionales de Nemesis y que aportan tanto energía a ellas como de calor a Erythro. Las Prokaryotes poseen una especie de inteligencia colectiva que no duda en atacar psíquicamente a todo aquel que represente un daño para el planeta, y se comunican mediante telepatía con algunos habitantes humanos que consideran «interesantes».

Véase también

Notas

  1. Las recreaciones de planetas tipo-tierra pertenecientes a enanas rojas que realizan los expertos, habitualmente presentan un aspecto conocido como «Tierra "globo ocular"», consecuencia directa de su anclaje por marea —con un hemisferio permanentemente expuesto a la luz estelar y el otro en perpetua oscuridad—.[2]​ En un planeta océano, el punto subsolar contaría con una gigantesca tormenta por la fuerte evaporación de las masas de agua, mientras que el hemisferio nocturno registraría temperaturas muy bajas capaces de formar un gigantesco casquete de hielo sobre la práctica totalidad del mismo, tal y como se aprecia en la imagen.[3]​
  2. El acoplamiento o anclaje de marea se da cuando el periodo orbital de un objeto coincide con su periodo de rotación, de modo que siempre muestra una misma cara o hemisferio al cuerpo celeste en torno al que orbita —en este caso, su estrella—.[8]​
  3. El término enana se aplica a todas las estrellas de la secuencia principal, incluyendo al Sol.[16]​
  4. El término se utiliza a veces como una continuación de la clase M, aunque las de tipo K tienden a presentar un color anaranjado.[20]​
  5. Por tanto, no pueden ser observadas a simple vista sin ayuda de telescopios.
  6. La pre-fase principal comprende la primera etapa vital de una estrella, en la que su intensa actividad supone cambios bruscos de luminosidad. Este periodo es particularmente extenso en estrellas poco masivas, como las enanas rojas.
  7. Es decir, todas las de tipo K-tardío y las menos masivas de las que preceden a las K-intermedio.
  8. Estudios recientes indican que Gliese 581 g e incluso Gliese 581 d, probablemente no existan. A diferencia de los planetas descubiertos por el método de tránsito, los hallazgos por velocidad radial presentan un alto margen de error que conlleva frecuentes errores de este tipo.[66]​
  9. Dejando el cursor sobre el encabezado de cada columna, figura una explicación de la misma.
  10. Los elementos del apartado «tClass» se basan en las observaciones del equipo de Courtney Dressing, investigadora del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), que establecen un límite de 1,6 R⊕ y/o 6 M⊕ entre los planetas telúricos y los de tipo minineptuno, así como en la estimación de otros parámetros detectados —como su posición respecto al centro de la zona habitable, anclaje por marea, metalicidad del sistema, compañeros planetarios, etc.—.[71]​[72]​
  11. Un claro ejemplo de estas contradicciones se encuentra en las teorías respecto a las posibilidades de que la vida vegetal surja con la cantidad de radiación ultravioleta emitida por las estrellas tipo M y K-tardío una vez transcurrido el período de alta actividad inicial.[42]​[32]​

Referencias

  1. Nancy Y. Kiang (abril de 2008). «The color of plants on other worlds». Scientific American (en inglés). Consultado el 6 de septiembre de 2016. 
  2. ↑ Hadhazy, Adam (25 de julio de 2013). «'Water-Trapped' Worlds: Life Around a Cool Star» (en inglés). Space.com. Consultado el 8 de junio de 2015. 
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Enlaces externos

  • Red Star Rising (en inglés)
  •   Datos: Q1036619

Agosto 08, 2021
habitabilidad, sistemas, enanas, rojas, habitabilidad, sistemas, enanas, rojas, está, determinada, gran, número, factores, establecer, cómo, afecta, cada, ellos, habitabilidad, planetaria, puede, ayudar, revelar, aptitud, estos, sistemas, para, albergar, vida,. La habitabilidad en sistemas de enanas rojas esta determinada por un gran numero de factores 4 2 5 Establecer como afecta cada uno de ellos a la habitabilidad planetaria puede ayudar a revelar la aptitud de estos sistemas para albergar vida extraterrestre 6 7 Existen numerosas dificultades teoricas para que esto sea posible como el bajo flujo estelar la alta probabilidad de acoplamiento de marea n 2 la pequena zona de habitabilidad y la elevada variacion estelar experimentada por las enanas rojas especialmente en sus primeros miles de millones de anos Sin embargo el alto porcentaje de estas estrellas respecto al total de la poblacion estelar y su longevidad influye positivamente en las expectativas de encontrar vida en exoplanetas pertenecientes a estos sistemas 9 Recreacion de un exoplaneta habitable perteneciente a una enana roja La vegetacion concentrada en la zona del terminador presenta tonos negros a causa del tipo de luz emitida por la estrella 1 Impresion artistica de un planeta oceano situado en la zona habitable de una enana roja n 1 Los cuerpos planetarios ubicados en la zona de habitabilidad de las enanas rojas se encuentran sometidos a un intenso calentamiento de marea por la proximidad respecto a su estrella que podria ser altamente perjudicial para el desarrollo de la vida 10 11 Ademas es probable que la cercania implique un acoplamiento de marea entre el objeto y su astro que supondria importantes diferencias termicas entre los hemisferios diurno y nocturno del planeta 11 El resto de factores que no derivan del anclaje como la extrema variabilidad de las enanas rojas la distribucion espectral de la energia desplazada al infrarrojo en relacion al Sol y el reducido tamano de la zona habitable debido a la baja produccion de luz hacen descender aun mas las expectativas de presencia biologica 11 Sin embargo hay varios puntos a favor de la habitabilidad en estos sistemas 9 La intensa formacion de nubes en la cara diurna de un exoplaneta anclado por marea a su estrella puede limitar el flujo termico global y disminuir drasticamente las diferencias de temperatura entre ambos hemisferios 12 Ademas el gran numero de enanas rojas en la Via Lactea que representan un 73 de las al menos 100 000 millones de estrellas de la galaxia aumenta las probabilidades de que surja la vida en algunos de sus planetas 13 14 Segun las estimaciones efectuadas en 2013 se calcula que puede haber hasta 60 000 millones de planetas potencialmente habitables en sistemas de enanas rojas solo en la Via Lactea 15 Indice 1 Habitabilidad 1 1 Luminosidad 1 2 Composicion espectral 1 3 Evolucion 1 4 Efectos de marea 1 4 1 Acoplamiento por marea 1 4 2 Calentamiento de marea 1 5 Variabilidad 1 6 Abundancia 1 7 Retencion de agua 1 8 Frecuencia de mundos del tamano de la Tierra alrededor de enanas ultrafrias 2 Descubrimientos 3 Conclusiones 4 En la ficcion 5 Vease tambien 6 Notas 7 Referencias 8 Enlaces externosHabitabilidad EditarLas enanas rojas representan el tipo de estrellas mas comun frio y pequeno 2 n 3 Segun las estimaciones de Pieter G van Dokkum y Charlie Conroy su abundancia va desde un 70 del total para las galaxias espirales a mas de un 90 del total para las elipticas 17 18 Se cree que suponen un 73 de todas las estrellas de la Via Lactea identificada como una galaxia espiral barrada desde la decada de 1990 por las observaciones de los radiotelescopios 19 Las enanas rojas comprenden estrellas de clasificacion estelar tipo M y K tardio con una masa de entre 0 1 y 0 6 M y son invisibles para el ojo humano desde la Tierra por su baja luminosidad n 4 Ni siquiera la enana roja mas proxima al sol Proxima Centauri que es a su vez la mas cercana en terminos generales se aproxima a una magnitud visual n 5 21 Luminosidad Editar Tamano relativo estelar y temperaturas fotosfericas Cualquier planeta en torno a una enana roja como Gliese 229A tendria que situarse muy cerca de su estrella para registrar temperaturas similares a las de la Tierra viendose anclado por marea a la misma Durante anos los astronomos descartaron a las enanas rojas como sistemas potencialmente habitables 7 La reducida masa que presentan este tipo de estrellas se traduce en una fusion nuclear extremadamente lenta en sus nucleos dandoles una luminosidad comprendida entre un 3 y un 0 01 de la solar 22 Como consecuencia cualquier planeta que orbite a una estrella de esta categoria debe tener un semieje mayor muy reducido en comparacion con la Tierra para mantener una temperatura superficial similar Esta distancia varia en un rango desde 0 3 UA para una enana roja relativamente luminosa como Lacaille 8760 hasta 0 032 UA para una poco masiva como Proxima Centauri como referencia cualquier analogo a la Tierra que orbitase a esta ultima tendria un periodo de traslacion de 6 dias 23 24 Composicion espectral Editar Gran parte de la escasa luminosidad de una enana roja se encuentra en la parte infrarroja del espectro electromagnetico que consiste en una energia luminica sustancialmente inferior que la de los picos de luz visible del Sol 7 Como resultado la fotosintesis dentro de un sistema de enana roja requeriria fotones adicionales para lograr una estimulacion comparable a la necesaria en el proceso de fotosintesis terrestre debido al bajo nivel de energia media de los fotones cercanos al infrarrojo 25 Teniendo que adaptarse a un espectro mucho mas amplio para absorber la mayor cantidad de energia fotonica posible la vegetacion en un planeta habitable perteneciente a una estrella tipo M o K tardio probablemente apareceria de un color negro o marron en luz visible frente al verde predominante en la Tierra 25 26 Ademas dada la fuerte capacidad del agua para absorber la luz roja e infrarroja habria menos energia disponible para la vida acuatica en este tipo de planetas 27 Sin embargo esto podria dificultar el desarrollo de una glaciacion global permanente en planetas con orbitas proximas al limite exterior de la zona de habitabilidad Dada la relacion existente entre la extension de las masas de hielo y el albedo su temperatura seria mayor a la que corresponderia una cantidad de radiacion equivalente para una estrella similar al Sol ampliando asi el confin externo de la zona habitable de las enanas rojas 28 Evolucion Editar Otra posibilidad que puede dificultar la habitabilidad en los sistemas estelares de este tipo es la propia evolucion de las enanas rojas 4 Estas estrellas tienen una pre fase principal extensa n 6 de modo que sus zonas habitables actuales se encontrarian durante 1000 millones de anos en una zona donde el agua no estaria en estado liquido sino en forma de vapor por lo que si los exoplanetas situados en esa orbita cuentan con una cantidad significativa de agua desde su formacion tendran que soportar un efecto invernadero descontrolado durante cientos de millones de anos 29 30 Durante esta fase la fotolisis del vapor de agua y el escape hidrodinamico del hidrogeno al espacio podria suponer la perdida de una cantidad de agua equivalente a la de varios oceanos terrestres dejando tras de si una densa atmosfera de O2 abiotico 29 Transcurrido este periodo durante algunos miles de millones de anos mas la variabilidad estelar seguiria siendo demasiado elevada registrando bruscos y repentinos incrementos de luminosidad y radiacion que comprometerian la existencia de cualquier organismo vivo sobre el planeta 4 A partir de entonces atraviesan una larga fase de estabilidad que se prolonga durante practicamente toda la secuencia principal en la que pueden permanecer varios billones de anos mucho mas que cualquier otro tipo de estrella 31 Sin embargo los estudios indican que una vez alcanzado ese estado la zona de habitabilidad ultravioleta no coincidiria con la zona habitable algo que tambien ocurriria en estrellas tipo K con temperaturas superficiales por debajo de los 4300 ºC n 7 Asi pues cualquier planeta Ricitos de Oro perteneciente a un sistema de enana roja careceria de una cantidad de radiacion suficiente como para mantener a los organismos fotosinteticos 32 Efectos de marea Editar Acoplamiento por marea Editar Recreacion de un planeta orbitando alrededor de una enana roja Dadas las cortas distancias que tienen que mantener los exoplanetas situados en la zona de habitabilidad de enanas rojas respecto a su estrella es muy probable que se encuentren anclados por marea a ella 33 En tales circunstancias el planeta rotaria alrededor de su eje una vez por cada revolucion en torno a su estrella provocando que un lado del planeta se encontrase permanentemente de cara a ella y el otro en perpetua oscuridad lo que supondria grandes diferencias termicas entre ambos hemisferios 34 Durante muchos anos se creyo que la vida en estos planetas se limitaria a una region en forma de anillo localizada entre ambos hemisferios denominada terminador o zona del crepusculo donde la estrella siempre apareceria en el horizonte 2 En el pasado los expertos estimaban que una atmosfera lo suficientemente densa como para repartir eficazmente el calor entre ambos hemisferios seria demasiado gruesa y no permitiria la fotosintesis en organismos superficiales 4 35 36 Debido a las diferencias de temperatura se argumento que un hipotetico analogo a la Tierra anclado por marea a su estrella experimentaria fuertes vientos en direccion al hemisferio nocturno y lluvias torrenciales permanentes en el punto subsolar 37 A pesar de ello en tales condiciones la vida compleja seria improbable 38 La vida vegetal tendria que adaptarse a los vendavales constantes por ejemplo mediante un mejor anclaje al suelo y hojas largas y flexibles Los animales tendrian una vista basada en el infrarrojo ya que la percepcion de aromas y llamadas seria dificil por encima del estruendo de la tormenta en todo el planeta Sin embargo la vida bajo el agua estaria protegida de los fuertes vientos y de las llamaradas estelares y grandes extensiones de plancton fotosintetico y algas de color negro podrian soportar la vida marina 39 En contraste con la imagen pesimista de estos planetas respecto a su capacidad para albergar vida los estudios de Robert Haberle y Manoj Joshi del Centro de Investigacion Ames de la NASA en California determinaron en 1997 que la atmosfera de un planeta asumiendo la presencia de gases de efecto invernadero como el CO2 y el H2O solo necesita una presion de 10 kPa equivalente a 0 1 atm o el 10 de la terrestre al nivel del mar para que el calor del lado diurno sea eficazmente distribuido al nocturno una cantidad plenamente compatible con la actividad fotosintetica 40 Dos anos mas tarde Martin Heath del Greenwich Community College concluyo que el agua de mar no congelada podria circular bajo la capa de hielo del lado nocturno si las cuencas oceanicas son lo bastante profundas 33 Ademas una investigacion efectuada en 2010 determino que los planetas oceano anclados por marea a enanas rojas y orbitando alrededor de la zona habitable aun tendrian temperaturas superiores a 240 K o 33 ºC en el lado nocturno 41 Los modelos climaticos construidos en 2013 indican que la formacion de nubes en planetas anclados por marea minimizarian las diferencias termicas entre ambos hemisferios mejorando las perspectivas de habitabilidad de los planetas de enanas rojas 12 Investigaciones adicionales incluyendo la cantidad de radiacion fotosinteticamente activa sugieren que estos cuerpos podrian ser habitables al menos para las plantas superiores 42 Impresion artistica de un exoplaneta analogo a la Tierra perteneciente a una enana roja con dos exolunas Las investigaciones del equipo de Jeremy Leconte del Instituto Canadiense de Astrofisica Teorica sugieren que buena parte de los cuerpos planetarios teoricamente anclados por marea a sus estrellas podrian no estarlo 43 Las corrientes de aire sobre la superficie de un planeta generan un empuje rotacional que puede romper el anclaje aunque la velocidad de rotacion seria muy baja los ciclos de dia y noche llevarian semanas o incluso meses Segun estos modelos las atmosferas demasiado densas como la de Venus dificultan la llegada de la luz estelar a la superficie perjudicando este proceso 44 Por tanto los planetas con atmosferas menos densas como la Tierra serian mas eficaces para su desempeno biologico 43 Asi pues aquellos con una presion atmosferica superficial proxima a 1 bar que orbiten a estrellas con masas de entre 0 5 M y 0 7 M justo por encima del limite entre las enanas rojas y las naranjas de tipo K en su zona habitable no deberian tener una rotacion sincronica 44 Ademas los planetas con atmosferas proximas a los 10 bares presentarian una rotacion mas lenta pero estarian ampliado el rango de no sincronizacion en cuerpos planetarios que orbitasen el confin externo de la zona de habitabilidad de enanas rojas con masas proximas a 0 3 M 44 Sin embargo es posible que este efecto en combinacion con una excentricidad orbital adecuada y las influencias gravitatorias de otros cuerpos celestes planetas o satelites pudiera liberar del anclaje incluso a aquellos pertenecientes a enanas rojas relativamente masivas gt 0 4 M y que orbitasen mas cerca del centro de la zona habitable 45 La clasificacion de planetas confirmados potencialmente habitables esta encabezada actualmente por dos exoplanetas teoricamente anclados que podrian no estarlo segun este estudio Kepler 438b y Kepler 296e pertenecientes a una estrella tipo K tardio y a una enana roja respectivamente 46 Calentamiento de marea Editar La existencia de una cara diurna y otra nocturna no es el unico factor perjudicial para la presencia de vida alrededor de las enanas rojas 9 El calentamiento por marea experimentado por los planetas en la zona habitable de estrellas con menos de un 30 de la masa del Sol podria suponer un aumento de sus temperaturas que los convertirian en cuerpos tipo Venus 10 Combinado con los otros impedimentos para la habitabilidad de los sistemas de enanas rojas esto podria provocar un descenso sustancial de las probabilidades de vida tal y como la conocemos en comparacion con estrellas de otra tipologia 11 De igual modo existe la posibilidad de que no haya suficiente agua en la mayoria de planetas teoricamente habitables alrededor de enanas rojas y que buena parte de ella se encuentre congelada en el lado nocturno especialmente en exoplanetas del tamano de la Tierra 47 En contra de lo sugerido en las primeras investigaciones parece ser que en los ultimos estudios sobre Venus anclados por marea se ha concluido que el agua atrapada en el hemisferio no iluminado puede evitar el efecto invernadero descontrolado y mejorar las predicciones de habitabilidad en sistemas de enanas rojas 48 Variabilidad Editar Recreacion de una joven enana roja rodeada de tres planetas Todas las estrellas atraviesan un periodo de intensa variabilidad tras su formacion que se prolonga por mas tiempo cuanto menor sea la estrella desde unos 500 millones de anos para una tipo G como el Sol hasta 3000 millones para una tipo M especialmente poco masiva 9 49 Las enanas rojas jovenes son mucho mas variables y violentas que el resto de estrellas de la secuencia principal recibiendo el nombre de estrellas fulgurantes 50 A menudo estan cubiertas de manchas estelares que pueden atenuar su brillo hasta en un 40 durante meses Sin embargo es posible que la vida pueda surgir en un planeta perteneciente a un sistema de este tipo si son capaces de adaptarse a imagen de ciertos organismos terrestres que soportan descensos de temperatura similares durante el invierno mediante la hibernacion y o sumergiendose a mayores profundidades donde las temperaturas son mas constantes 51 No obstante cabe la posibilidad de que la superficie se congele durante estos periodos aumentando el albedo del planeta es decir la cantidad de luz reflejada al espacio lo que podria culminar en un proceso retroalimentativo del hielo y en una glaciacion global permanente 52 A veces las enanas rojas emiten gigantescas llamaradas que pueden doblar su brillo en cuestion de minutos 53 Estas llamaradas producen torrentes de particulas cargadas que pueden arrancar enormes porciones de la atmosfera 54 Por esta razon los partidarios de la hipotesis de la Tierra especial cuestionan que los planetas en la zona habitable de una enana roja sean capaces de sustentar la vida ante las acometidas de intensas llamaradas 49 El acoplamiento de marea probablemente supondra una baja magnetosfera que podria entrar en contacto con la atmosfera planetaria en fuertes eyecciones de masa coronal que empujen hacia atras el campo magnetico del exoplaneta 55 Como resultado la atmosfera estaria sometida a una gran erosion que posiblemente haria el planeta inhabitable 56 Por otro lado si el planeta tuviese un campo magnetico podria desviar las particulas de la atmosfera La velocidad de rotacion de un planeta anclado por marea es muy baja tanto que coincide con su orbita pero podria seria suficiente para generar un campo magnetico siempre que parte del interior del planeta permanezca fundido 57 Sin embargo los modelos matematicos actuales concluyen que aunque el planeta disponga de la maxima magnetosfera posible para un cuerpo de masa similar a la terrestre perderia una fraccion significativa de su atmosfera por la exposicion a eyecciones de masa coronal y a la radiacion ultravioleta en tales condiciones puede que hasta los exoplanetas similares a la Tierra situados a 0 8 UA de su estrella perdiesen sus atmosferas lo que afectaria tambien a estrellas tipo G y K 58 59 No obstante el periodo de maxima actividad coronal de las enanas rojas comprende solo los primeros 1200 millones de anos de su ciclo vital Si un planeta se forma mas alla del limite de anclaje por marea y emigra a la zona habitable una vez transcurrida esa fase es posible que la vida tenga la oportunidad de desarrollarse 60 Otra forma en que la vida podria autoprotegerse inicialmente de la radiacion seria permaneciendo bajo el agua hasta que la estrella terminase su fase fulgurante primigenia asumiendo que el planeta sea capaz de retener la suficiente atmosfera como para producir oceanos de agua liquida Los cientificos que participaron en el rodaje del documental Planeta Aurelia de la National Geographic creian que la vida podria sobrevivir en tierra a pesar de las llamaradas de la enana roja 61 Una vez que la vida se desarrollase en la superficie la baja cantidad de radiacion UV producida por una enana roja en calma les permitiria prosperar sin una capa de ozono por lo que no necesitarian producir oxigeno 25 Abundancia Editar Impresion artistica de una enana roja Una de las mayores ventajas de los planetas pertenecientes a sistemas de enanas rojas en relacion con su habitabilidad es la altisima esperanza de vida de estas estrellas La Tierra necesito 4500 millones de anos de evolucion antes de que apareciese el ser humano y la vida tal y como la conocemos podra mantenerse durante al menos 500 millones de anos mas 62 En cambio el ciclo vital de las enanas rojas puede abarcar billones de anos ya que sus reacciones nucleares son significativamente mas lentas que las de estrellas de mayor masa dando a la vida mucho mas tiempo para evolucionar 7 Ademas aunque se desconocen las probabilidades de encontrar vida en un planeta orbitando a una enana roja especifica en su zona habitable la suma de las zonas de habitabilidad de todas las enanas rojas combinadas equivale al de todas las de tipo G como el Sol dada su ubicuidad 63 La primera supertierra encontrada en la zona habitable de una estrella resulto ser Gliese 581 g que orbita en torno a una enana roja y posee una masa de tres a cuatro veces superior a la de la Tierra aunque probablemente este anclado por marea se cree posible la existencia de agua liquida a lo largo del terminador o zona del crepusculo del planeta 64 Las observaciones estiman que el sistema se creo hace unos 7000 millones de anos y que el exoplaneta cuenta con la masa suficiente como para soportar una atmosfera 65 n 8 Otra posibilidad para la habitabilidad en sistemas de enanas rojas de cara a un futuro lejano segun las simulaciones informaticas se darian cuando llegasen a la fase de enana azul al consumir su suministro de hidrogeno Al ser mas luminosas que la enanas rojas precedentes los planetas que durante todo su ciclo de vida estaban demasiado lejos como para que pudiese aparecer la vida podrian descongelarse durante varios miles de millones de anos hasta 5000 millones para una estrella de 0 16 M dando otra oportunidad a la aparicion de vida 67 Retencion de agua Editar Impresion artistica de NASA JPL Caltech del posible sistema planetario TRAPPIST 1 Los planetas pueden retener cantidades significativas de agua en la zona habitable de enanas ultra frias con un punto optimo en el rango de 0 04 0 06 M a pesar de la fotolisis del agua por radiacion FUV y del escape de hidrogeno impulsado por radiacion XUV 68 Frecuencia de mundos del tamano de la Tierra alrededor de enanas ultrafrias Editar Segun las estimaciones ofrecidas en un estudio basado en los datos de archivo del Spitzer el 30 45 de las enanas ultra frias cuentan con exoplanetas de un tamano parecido al de la Tierra 69 Asi pues de acuerdo a las simulaciones informaticas buena parte de las estrellas de masa similar a TRAPPIST 1 cuentan con objetos planetarios de dimensiones aproximadas a la Tierra 70 Descubrimientos EditarVease tambien Anexo Exoplanetas confirmados potencialmente habitables En la siguiente tabla figuran los diez exoplanetas confirmados con mayor Indice de Similitud con la Tierra IST que orbitan alrededor de enanas rojas es decir estrellas de la secuencia principal con menos de 0 6 M y por tanto de tipo M o K tardio y algunas de sus caracteristicas principales en comparacion con la Tierra 46 n 9 n 10 Nombre IST SPH HZD HZC HZA Temp Masa M Radio R tClass hClass Periodo orbital Distancia anos luz Ano desc N d Tierra 1 00 0 72 0 50 0 31 0 52 14 1 1 tipo tierra mesoplaneta 365 26 dias 0 prehistorico1 Kepler 438b 0 50 0 88 0 94 0 17 0 49 37 45 1 27 1 12 tipo venus mesoplaneta 35 23 dias 472 9 20152 Kepler 296e 0 85 0 75 0 87 0 16 0 04 33 45 3 32 1 48 supervenus mesoplaneta 34 14 dias 1692 8 20153 Gliese 667 Cc 0 84 0 64 0 62 0 15 0 21 13 25 3 80 1 54 supertierra mesoplaneta 28 14 dias 23 6 20114 Gliese 832 c 0 81 0 96 0 72 0 15 0 43 21 55 5 40 1 69 minineptuno mesoplaneta 35 68 dias 16 1 20145 Gliese 180 c 0 77 0 42 0 53 0 14 0 64 8 85 6 40 1 77 minineptuno mesoplaneta 24 33 dias 38 1 20146 Gliese 667 Cf 0 77 0 00 0 22 0 16 0 08 14 25 2 70 1 40 planeta oceano psicroplaneta 39 03 dias 23 6 20137 Kepler 440b 0 75 0 16 0 96 0 14 0 62 42 95 7 75 1 86 minineptuno mesoplaneta 101 11 dias 851 3 20158 Gliese 180 b 0 75 0 41 0 88 0 14 0 74 38 75 8 30 1 89 minineptuno mesoplaneta 17 38 dias 38 1 20149 Gliese 163 c 0 75 0 02 0 96 0 14 0 58 46 95 7 26 1 83 minineptuno mesoplaneta 25 64 dias 48 9 201210 Gliese 422 b 0 71 0 17 0 41 0 13 1 11 2 95 9 90 1 98 minineptuno mesoplaneta 26 11 dias 41 3 2014Conclusiones Editar El Telescopio Espacial James Webb JWST podra resolver algunas de las incognitas sobre la habitabilidad de las enanas rojas El potencial para la vida de los sistemas de enanas rojas es objeto de debate entre la comunidad cientifica a tenor de los resultados contradictorios mostrados en multitud de modelos que ofrecen resultados muy dispares fruto de la carencia de informacion a consecuencia de las limitaciones en las herramientas de observacion actuales n 11 Muchos astrobiologos y cientificos en general consideran que la capacidad de la vida en la Tierra para florecer en lugares completamente inhospitos es un claro indicio del potencial para la vida de los sistemas de enanas rojas aunque la mayoria de los expertos opinan que la extrema hostilidad de las enanas rojas haria imposible la aparicion de organismos vivos 7 35 Los partidarios de las enanas rojas como sistemas con potencial para la habitabilidad planetaria basan sus conclusiones en las expectativas creadas por el alto porcentaje que suponen respecto al total de la galaxia y por la proximidad de su zona habitable que facilitan la deteccion de cuerpos terrestres en torno a ellas asi como en la ubicuidad de la vida en la Tierra y en su capacidad de adaptacion a entornos hostiles 31 Ademas cuentan con el apoyo de numerosos modelos informaticos que invitan al optimismo respecto a las condiciones que puede presentar un planeta anclado por marea a su estrella al desarrollo de un efecto invernadero desbocado y a la improbable congelacion total fruto de un proceso retroalimentativo de las masas de hielo dado el tipo de luz que emiten estas estrellas 9 48 3 Empero algunos investigadores mantienen una postura contraria respecto al caracter habitable de estos planetas Para empezar consideran que la presencia de extremofilos capaces de soportar las duras condiciones de los exoplanetas pertenecientes a sistemas de enanas rojas no seria posible sin unos organismos precursores desde los que evolucionar y que estos no habrian podido adaptarse a la hostilidad del entorno 73 Ademas tambien argumentan que los niveles de radiacion UV de estas estrellas resultan demasiado elevados al principio de sus vidas y muy escasos cuando alcanzan su fase estable dificultarian la existencia de vida en planetas en torno a ellas 32 Otros factores en contra del caracter habitable de los objetos planetarios pertenecientes a sistemas de este tipo son la probable perdida atmosferica por los intensos vientos estelares la ausencia de agua fruto del escape hidrodinamico del hidrogeno al espacio etc 74 29 Con el tiempo instrumentos como el Telescopio espacial James Webb permitiran identificar los componentes atmosfericos de los planetas que orbitan a las enanas rojas en su zona de habitabilidad y conocer de este modo si son aptos para la vida e incluso si existe actividad fotosintetica en ellos 75 Mientras tanto las expectativas de habitabilidad de las enanas rojas son escasas entre la mayor parte de la comunidad cientifica 76 77 En la ficcion EditarEn la novela de ciencia ficcion Star Maker de Olaf Stapledon 1937 una de las muchas civilizaciones extraterrestres en la Via Lactea que describe la obra se localiza en la zona del terminador de un exoplaneta anclado por marea a una enana roja Este planeta esta habitado por una especie de plantas inteligentes similares a zanahorias con cabeza brazos y piernas que duermen insertandose a si mismas en el suelo y absorbiendo la luz estelar por fotosintesis El resto del tiempo son seres animados que participan en todas las actividades complejas tipicas de una civilizacion industrial Stapledon tambien describe como evoluciono la vida en ese planeta 78 En las historias de Draco Tavern Larry Niven narra la evolucion de una raza alienigena muy avanzada los Chirpsithra en un mundo anclado por marea a una enana roja Sin embargo los unicos detalles que relata sobre el planeta son respecto a su masa de 1 M temperatura algo mas frio e iluminacion tipica de un exoplaneta que orbita una estrella tipo M 79 Krypton el planeta natal de Superman orbitaba en torno a una enana roja llamada Rao 80 En los comics el superheroe es enviado a la Tierra por su padre Jor El justo antes de la destruccion del planeta 81 En Ark de Stephen Baxter despues de que la Tierra quedase completamente sumergida por los oceanos un pequeno grupo de humanos se embarcan en un viaje interestelar que culmina con el aterrizaje y la colonizacion de un planeta frio anclado por marea y con plantas de color negro al que bautizan como Tierra III 82 En Nemesis del escritor de ficcion Isaac Asimov una estrella enana roja de este nombre tiene un planeta llamado Erythro el cual es similar a la Tierra en muchos aspectos La unica forma de vida la constituyen celulas Prokaryotes que poseen la capacidad de realizar la fotosintesis gracias a los fulgores ocasionales de Nemesis y que aportan tanto energia a ellas como de calor a Erythro Las Prokaryotes poseen una especie de inteligencia colectiva que no duda en atacar psiquicamente a todo aquel que represente un dano para el planeta y se comunican mediante telepatia con algunos habitantes humanos que consideran interesantes Vease tambien Editar Portal Astronomia Contenido relacionado con Astronomia Astrobiologia Gliese 581 g Gliese 667 Cc Zona de habitabilidad Habitabilidad planetaria SETI Analogo a la Tierra Habitabilidad en sistemas de enanas naranjas Habitabilidad en sistemas de enanas amarillas Anexo Exoplanetas confirmados potencialmente habitables ESPRESSO TRAPPIST 1Notas Editar Las recreaciones de planetas tipo tierra pertenecientes a enanas rojas que realizan los expertos habitualmente presentan un aspecto conocido como Tierra globo ocular consecuencia directa de su anclaje por marea con un hemisferio permanentemente expuesto a la luz estelar y el otro en perpetua oscuridad 2 En un planeta oceano el punto subsolar contaria con una gigantesca tormenta por la fuerte evaporacion de las masas de agua mientras que el hemisferio nocturno registraria temperaturas muy bajas capaces de formar un gigantesco casquete de hielo sobre la practica totalidad del mismo tal y como se aprecia en la imagen 3 El acoplamiento o anclaje de marea se da cuando el periodo orbital de un objeto coincide con su periodo de rotacion de modo que siempre muestra una misma cara o hemisferio al cuerpo celeste en torno al que orbita en este caso su estrella 8 El termino enana se aplica a todas las estrellas de la secuencia principal incluyendo al Sol 16 El termino se utiliza a veces como una continuacion de la clase M aunque las de tipo K tienden a presentar un color anaranjado 20 Por tanto no pueden ser observadas a simple vista sin ayuda de telescopios La pre fase principal comprende la primera etapa vital de una estrella en la que su intensa actividad supone cambios bruscos de luminosidad Este periodo es particularmente extenso en estrellas poco masivas como las enanas rojas Es decir todas las de tipo K tardio y las menos masivas de las que preceden a las K intermedio Estudios recientes indican que Gliese 581 g e incluso Gliese 581 d probablemente no existan A diferencia de los planetas descubiertos por el metodo de transito los hallazgos por velocidad radial presentan un alto margen de error que conlleva frecuentes errores de este tipo 66 Dejando el cursor sobre el encabezado de cada columna figura una explicacion de la misma Los elementos del apartado tClass se basan en las observaciones del equipo de Courtney Dressing investigadora del Harvard Smithsonian Center for Astrophysics CfA que establecen un limite de 1 6 R y o 6 M entre los planetas teluricos y los de tipo minineptuno asi como en la estimacion de otros parametros detectados como su posicion respecto al centro de la zona habitable anclaje por marea metalicidad del sistema companeros planetarios etc 71 72 Un claro ejemplo de estas contradicciones se encuentra en las teorias respecto a las posibilidades de que la vida vegetal surja con la cantidad de radiacion ultravioleta emitida por las estrellas tipo M y K tardio una vez transcurrido el periodo de alta actividad inicial 42 32 Referencias Editar Nancy Y Kiang abril de 2008 The color of plants on other worlds Scientific American en ingles Consultado el 6 de septiembre de 2016 a b c d Hadhazy Adam 25 de julio de 2013 Water Trapped Worlds Life Around a Cool Star en ingles Space com Consultado el 8 de junio de 2015 a b Choi Charles Q 29 de abril de 2013 Search Is On for Eyeball Earth Alien Planets en ingles Space com Consultado el 10 de junio de 2015 a b c d Schirber Michael 9 de abril de 2009 Can Life Thrive Around a Red Dwarf Star en ingles Space com Consultado el 8 de junio de 2015 Cain Fraser 11 de enero de 2008 Red Dwarfs Have Teeny Tiny Habitable Zones Universe Today en ingles Consultado el 21 de junio de 2015 Engle Scott G Guinan Edward F Mizusawa Trisha 2009 The Living with a Red Dwarf Program Observing the Decline in dM Star FUV Emissions With Age Future 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