Si tal mundo existe, podría dar pistas sobre el futuro de la Tierra.

Interpretación artística de un mundo habitale orbitando en un sistema estelar binario como Alfa Centauri. Crédito: Mark Garlick.

A poco más de cuatro años luz de distancia, se pueden encontrar las estrellas vecinas más cercanas de nuestro sistema solar. Está la enana roja Próxima Centauri, a una distancia de 4,2 años luz; y, un poco más lejos, a 4,37 años luz, un sistema binario de estrellas similares al Sol: Alfa Centauri AB.

Todavía no sabemos si hay mundos similares a la Tierra orbitando este par. Tales exoplanetas son demasiado difíciles de detectar con nuestra tecnología actual. Pero si hay uno allí, ahora tenemos una mejor idea de cómo podría ser, gracias a un estudio dirigido por el científico planetario Haiyang Wang de ETH Zúrich en Suiza.

El equipo internacional estudió la química de las dos estrellas —ahora llamadas Rigil Kentaurus y Toliman—, y la utilizó para inferir la composición química de un hipotético mundo rocoso en la zona habitable del sistema binario.

«Presentamos un análisis de la composición del volumen planetario, los interiores y las atmósferas de un planeta modelo del tamaño de la Tierra en la zona habitable de Alfa Centauri AB», escriben los investigadores en su artículo. «El análisis detallado ofrece un nuevo enfoque de investigación de lo que podemos esperar de los planetas del tamaño de la Tierra en las zonas habitables del vecindario solar».

Estas características de los exoplanetas rocosos son vitales para comprender su evolución a largo plazo y su potencial habitabilidad. Sabemos, en base a las observaciones de los objetos rocosos en el sistema solar y otros sistemas planetarios, que la composición mineral de los mundos rocosos se refleja en la de sus estrellas anfitrionas.

α-Cen-Tierra

Debido a que Alfa Centauri AB está tan cerca, tenemos mucha información sobre su composición química, obtenida a partir de espectros. A medida que los diferentes elementos de la estrella absorben y vuelven a emitir luz, pueden generar características oscuras (absorción) y brillantes (emisión) en el espectro de luz que llega a nuestros telescopios. Estas características se pueden utilizar para determinar la composición química.

Sabemos por análisis espectrales que los elementos formadores de rocas, como magnesio, silicio y hierro, están presentes en Rigil Kentaurus y Toliman, así como volátiles que se evaporan rápidamente, como el carbono y el oxígeno.

Nuestros análisis espectrales incluso revelan aproximadamente cuánto hay de cada elemento, útil para extrapolar mundos rocosos hipotéticos en la zona habitable —la distancia «templada» de la estrella que no es ni demasiado caliente ni demasiado fría para que haya agua líquida en la superficie—.

La zona permanentemente habitable en azul representa los límites más conservadores. Un planeta que comenzó en la zona permanentemente habitable nunca la excederá los límites de insolación a lo largo de su evolución orbital. En contraste, un planeta en la zona habitable promedio (amarillo) puede experimentar amplias excursiones más allá de los límites de insolación habitable siempre que el promedio de insolación permita agua líquida cerca de la superficie del planeta. La curva verde representa una órbita de una zona habitable extendida.

Los investigadores llamaron a su mundo hipotético «α-Cen-Tierra» y determinaron que probablemente tendría una composición y estructura mineral muy similar a nuestro planeta. Eso incluye un manto rocoso, con una capacidad de almacenamiento de agua similar a la de la Tierra, dominado por minerales de silicato, pero que también contiene una proporción saludable de minerales que contienen carbono, como el diamante y el grafito.

Este exoplaneta también podría tener un núcleo de hierro un poco más grande que el de la Tierra, con menos actividad geológica y quizás sin placas tectónicas, lo que podría hacerlo más similar a Venus. Eso podría afectar su potencial habitabilidad.

Atmósfera planetaria

Hasta aquí todo bien. Pero se vuelve un poco más difícil inferir la atmósfera de los exoplanetas en función de la composición estelar, ya que la relación entre los dos es mucho menos firme para los volátiles del aire.

Sin embargo, Wang ha pasado los últimos años desarrollando y refinando un modelo cuantitativo que conecta las composiciones de estrellas similares al Sol con las composiciones de sus exoplanetas, tanto para elementos refractarios como volátiles.

Esto permitió al equipo construir una atmósfera para α-Cen-Tierra. Curiosamente, en los primeros años del exoplaneta, habría tenido una atmósfera muy similar a la de la Tierra primitiva, en el eón arqueo en el que surgió la vida. Esta atmósfera histórica, según los cálculos del equipo, habría estado dominada por metano, dióxido de carbono y agua.

Alfa Centauri A (izquierda) y Alfa Centauri B fotografiadas por el Telescopio Espacial Hubble. Ubicado en la constelación de Centaurus (El Centauro), a una distancia de 4,3 años luz, el par de estrellas orbita un centro de gravedad común cada 80 años.

Si tal mundo existe, podría dar pistas sobre el futuro de la Tierra. Alfa Centauri AB es alrededor de 1500 a 2000 millones de años mayor que el Sol, lo que significa que cualquier exoplaneta alojado por Rigil Kentaurus y Toliman también sería más antiguo. Y estamos en una buena posición para descubrir estos mundos hipotéticos muy pronto.

Nuestros métodos y tecnología de detección de exoplanetas se están volviendo más sensibles —pronto, los astrónomos podrán detectar muchos exoplanetas más pequeños que están más distantes de sus estrellas (como la Tierra) y que hasta ahora nos han eludido—.

Rigil Kentaurus y Toliman, desde nuestra perspectiva, se distanciarán más el uno del otro en su órbita a partir de este año. Esa separación, que durará hasta alrededor de 2035, significará que será menos probable que la luz de las estrellas interfiera con las observaciones de exoplanetas.

Los científicos ya han realizado una detección tentativa de un exoplaneta relativamente pequeño, entre 3,3 y 7 veces el tamaño de la Tierra, que orbita alrededor de Rigil Kentaurus. Estamos ansiosos por ver qué más podría estar rondando algunas de las estrellas más cercanas a la Tierra.

La investigación ha sido publicada en The Astrophysical Journal.

Fuente: SciAl. Edición: MP.

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