Investigadores pioneros en nueva técnica que ayudaría a determinar la habitabilidad de los planetas

08 / 11 / 2022

Científicos de ASU, UC Boulder y otras instituciones midieron la intensidad de las explosiones en superficies estelares utilizando observaciones de archivo tomadas por el Telescopio Espacial Hubble

Nuestro sol está rodeado por un plasma de varios millones de grados llamado corona, bellamente visible durante un eclipse solar total.

Aproximadamente una vez al día, una explosión magnética en el sol enviará un trozo de la corona al espacio interplanetario. Esto se llama eyección de masa coronal (CME por sus siglas en inglés) y los científicos creen casi con certeza que esto sucede en otras estrellas.

Las CME promedio producirán auroras, hermosas cintas de luz colorida que bailan en el cielo cerca de los polos de la Tierra. Las CME más grandes son eventos increíbles, que ocurren una vez en un siglo, y que pueden interrumpir la electrónica de los satélites e incluso nuestra red eléctrica.

Durante una CME masiva que golpeó la Tierra a mediados de la década de 1800, las corrientes eléctricas literalmente conmocionaron a los operadores de telégrafo que trabajaban en sus estaciones y apagaron todo el sistema. Esa CME supuestamente también produjo una luz tan brillante que despertó a la gente en medio de la noche.

Cuando las CME, o lluvias de partículas rápidas que se rocían delante de ellas, golpean la Tierra, también afectan la química de la atmósfera de maneras que no podemos ver, a veces incluso destruyendo partes del ozono protector de la atmósfera.

"A pesar de que las CME parecen obvias y dramáticas cuando las vemos a través de nuestros telescopios de observación solar, las CME de las estrellas han demostrado ser muy difíciles de detectar", señala R.O. Parke Loyd, científico de Eureka Scientific y anteriormente investigador postdoctoral de ASU en la School of Earth and Space Exploration.

Loyd, junto con la ayuda de un equipo de investigadores actuales y anteriores de ASU, incluidos Evgenya Shkolnik, Tahina Ramiaramanantsoa, Tyler Richey-Yowell y Adam Schneider, y colaboradores de varias otras instituciones, han sido pioneros en una nueva técnica para medir la intensidad de las CME que ayudará a determinar la habitabilidad de otros planetas en nuestra galaxia. Sus hallazgos fueron publicados recientemente en The Astrophysical Journal.

"Al igual que el tema de los exoplanetas hace 40 años, todos estamos casi seguros de que las CME estelares están ahí fuera, esperando ser detectadas. Y, al igual que los exoplanetas, ha habido un puñado de detecciones candidatas únicas de CME estelares.

La comunidad científica todavía está en busca de pruebas definitivas de que las estrellas distintas al sol producen CME. Necesitamos métodos para buscar CME estelares que puedan indicar más claramente si ocurrió uno y, de ser así, qué tan grande fue, qué tan masivo y qué tan energético ", expuso Loyd.

Como científicos, los miembros del equipo también están interesados en la pregunta opuesta: si las estrellas no están produciendo CME, ¿cómo se demuestra eso? ¿Y qué dice cualquiera de los dos casos sobre los planetas que orbitan otras estrellas?

"Nuestra innovación es el desarrollo de un método para hacer ambas cosas. Los datos de nuestro estudio piloto nos permitieron decir que la estrella similar al Sol Epsilon Eri no está produciendo CME a una velocidad superior a aproximadamente 10 veces la del sol. La aplicación de esta herramienta a datos nuevos, más amplios y más extensos nos ayudará a comprender qué tan prevalentes son las CME en estrellas de diferentes tamaños y edades", menciona Loyd.

"Una de las razones por las que esto es tan emocionante e importante es que la mayoría de los planetas de nuestra galaxia orbitan estrellas enanas rojas, pero aún no sabemos si estos planetas podrían terminar siendo tan habitables como la Tierra. Ciertamente, hay muchos planetas enanos rojos que podrían tener la temperatura superficial adecuada para el agua líquida, la base de la vida", detalla Loy.

"Sin embargo, sospechamos que las CME de estas estrellas son más intensas. Si lo son, podrían despojar a estos planetas de su atmósfera, y sin una atmósfera, estos planetas no podrían tener agua superficial líquida.

"Además, si están directamente expuestos a la radiación de la CME, sus superficies serían entornos hostiles para la vida. Nuestra herramienta es un paso hacia la posibilidad de medir finalmente la intensidad de las CME enanas rojas y las CME de todas las estrellas, para que sepamos si sus planetas están en peligro de perder sus atmósferas o no".

Como prueba de concepto, Loyd y el equipo de científicos analizaron observaciones de archivo tomadas por el Telescopio Espacial Hubble, incluidos dos conjuntos de observaciones originalmente destinadas solo para la calibración de la joven estrella, Epsilon Eridani, aproximadamente el 75% del tamaño del sol.

"Las observaciones capturaron tres llamaradas claras, picos de luz UV que indican que se produjo una explosión magnética en la superficie estelar, y nuestro nuevo análisis nos permitió colocar los primeros límites de su tipo en la cantidad de plasma de un millón de grados que podría haber sido expulsado por las CME que acompañan a esas llamaradas", expuso Loyd.

ASU fue el escenario donde este trabajo comenzó en serio al recibir fondos de la NASA y el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en 2019, pero Loyd enfatiza que fue un esfuerzo grupal.

"El proyecto representa una amplia colaboración de instituciones. Fue concebido en la Universidad de Colorado, Boulder, traspasado a ASU y completado en Eureka Scientific, Inc. Además, incluye contribuciones significativas de otros investigadores de ASU, el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de CU, el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, el Laboratorio Solar y de Astrofísica de Lockheed Martin y el Instituto de Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (SETI).

¿Qué nos espera? Con la demostración exitosa de este nuevo método, los científicos pueden comenzar a explorar su aplicación más amplia a otros datos del Telescopio Hubble, observatorios de rayos X e incluso futuras misiones espaciales.