Fuente: Melissa Weiss, CfA
Los astrónomos han descubierto que los tipos de estrellas más pequeños y comunes del universo, llamados enanos rojos, rara vez contienen grandes planetas como Júpiter. Esta falta de análogos de Júpiter podría tener implicaciones importantes para el desarrollo de planetas similares a la Tierra alrededor de enanas rojas y la búsqueda de mundos capaces de albergar vida extraterrestre.
Júpiter, acorde con su distinción como el planeta localmente más grande, ha desempeñado un papel dominante en la evolución de nuestro sistema solar. Los científicos creen que Júpiter finalmente sentó las bases para hacer que la Tierra fuera habitable al influir en la formación, el tamaño y la composición de nuestro mundo. Por lo tanto, la ausencia de gigantes gaseosos masivos en los sistemas planetarios de enanas rojas sugiere que los mundos rocosos habitados pueden no haber evolucionado hasta convertirse en lugares habitables particularmente terrestres.
“Hemos demostrado que las estrellas menos masivas no tienen un Júpiter, lo que significa que los planetas con la masa de Júpiter reciben cantidades similares de luz estelar a la que Júpiter recibe de nuestro sol”, dice Emily Pass, científica del Centro de Astrofísica. Harvard & Smithsonian (CfA) y autor principal de un nuevo estudio publicado el arXiv servidor de preimpresión y configurado para publicar en Diario astronómicoal enviar los resultados. “Si bien este hallazgo sugiere que puede que no haya planetas verdaderamente similares a la Tierra alrededor de las enanas rojas, todavía hay mucho que aún no sabemos sobre estos sistemas, por lo que debemos mantener la mente abierta”.
Los hallazgos tienen una importancia adicional porque muchas enanas rojas se encuentran entre nuestros vecinos cósmicos más cercanos. Esta proximidad, junto con el hecho de que las enanas rojas frías y tenues no abruman a sus planetas con brillo, las ha convertido en los objetivos más adecuados para estudiar las atmósferas de los exoplanetas, una prioridad de investigación clave ahora y para las próximas décadas.
“Las enanas rojas que emiten pitidos que observamos en este estudio son nuestros vecinos cósmicos más cercanos, lo que significa que sus planetas son candidatos ideales para que el telescopio espacial James Webb los estudie en detalle”, dice el coautor del estudio, David Charbonneau, profesor de la Universidad de Harvard. miembro del Centro de Astrofísica | Harvard y Smithson. “Pero ahora que tenemos pruebas muy sólidas de que los gigantes gaseosos fríos como Júpiter y Saturno son extremadamente raros alrededor de estas estrellas, los planetas rocosos templados que estudiaremos en última instancia pueden no cumplir con nuestras expectativas terrestres”.
Para medir la frecuencia de los planetas de Júpiter, Pass y sus colegas estudiaron una población sin precedentes de 200 pequeñas enanas rojas, cada una de las cuales solo representa entre el 10% y el 30% de la masa del sol. Estas diminutas enanas rojas son la norma cósmica, superando con creces en número a las estrellas del tamaño del sol en nuestra galaxia. Las observaciones se recolectaron entre 2016 y 2022 principalmente del Observatorio Fred Lawrence Whipple en Arizona, así como del Observatorio Interamericano Cerro Tololo en Chile.
Los científicos se basaron en la técnica de velocidad radial para buscar exoplanetas grandes en su conjunto de datos estelares. A medida que los planetas orbitan alrededor de sus estrellas anfitrionas, la interacción de la gravedad de los cuerpos hace que las estrellas se “tambaleen” muy levemente, lo que se nota en las lecturas detalladas de la luz de las estrellas.
En toda la muestra de estrellas, los científicos no han detectado un solo planeta equivalente a Júpiter. Con base en las incertidumbres estadísticas inherentes, los científicos pueden decir con confianza que los Júpiter están presentes en menos del 2% de los sistemas planetarios de enanas rojas de baja masa.
Los hallazgos contrastan marcadamente con encuestas similares de estrellas de tamaño medio como nuestro Sol, que normalmente albergan planetas masivos a distancias similares a Júpiter. Las enormes masas de estos mundos (solo Júpiter tiene más masa que todos los demás planetas combinados) se traduce en una enorme gravedad, y la inmensa gravedad se traduce en efectos de largo alcance en otros cuerpos celestes.
“En el sistema solar, Júpiter es un matón”, dice Charbonneau. “Gran parte de lo que hace que la Tierra sea lo que es proviene de lo que hizo Júpiter en las primeras etapas de la historia del sistema solar”.
Uno de los eventos más importantes es la migración de Júpiter en los primeros cientos de millones de años de existencia del sistema solar. Después de formarse en los confines del sistema solar, se teoriza que Júpiter y los otros planetas exteriores se movieron hacia el interior, hacia el sol. En el proceso, la poderosa gravedad de Júpiter ha dispersado montones de cuerpos de cometas ricos en hielo en caminos de colisión con cuatro mundos rocosos en el sistema solar interior.
A medida que un gran número de estos cuerpos helados chocaron con nuestro joven planeta, proporcionaron grandes cantidades de agua, potencialmente junto con moléculas orgánicas (que contienen carbono). Las aguas se acumularon en la superficie de nuestro mundo para formar océanos donde se cree que las moléculas orgánicas se mezclaron durante millones de años. Eventualmente, las moléculas desarrollaron complejidad y comenzaron a autorreplicarse, pasando a lo que llamamos vida.
Sin Júpiter, es posible que estas condiciones no se hubieran presentado y que el viaje hacia la vida nunca hubiera comenzado.
Si bien los nuevos hallazgos sugieren que es poco probable que las circunstancias que hicieron habitable al menos un planeta en nuestro sistema solar estén a la par con los sistemas solares que albergan pequeñas estrellas rojas, la puerta está lejos de estar cerrada si se trata de vida extraterrestre en estos sistemas.
“No creemos que la ausencia de Júpiter signifique que los planetas rocosos alrededor de las enanas rojas sean inhabitables”, dice Charbonneau.
La evidente falta de megaplanetas similares a Júpiter significa que debería haber más materias primas disponibles para construir cuerpos rocosos más pequeños, ya que este material no se ha incorporado a los mundos similares a Júpiter. De hecho, otros estudios han demostrado que los mundos de enanas rojas sólidas tienden a ser correspondientemente más grandes que los que se encuentran alrededor de estrellas similares al Sol.
Por lo tanto, los planetas rocosos parecen formarse más alrededor de enanas rojas que de estrellas similares al sol. Por ejemplo, el famoso sistema planetario TRAPPIST-1 empaquetará siete mundos rocosos en órbitas mucho más cercanas a la enana roja anfitriona que Mercurio a nuestro Sol.
En una palabra, los sistemas planetarios de las enanas rojas son simplemente diferentes a los nuestros. Y esta diferencia quizás nos lleve a ricas posibilidades de vida de las que aún no nos hemos dado cuenta.
“Nuestro trabajo sugiere que los mundos rocosos con masas similares a la Tierra que orbitan estrellas enanas rojas se formaron y crecieron en un entorno completamente diferente al de nuestro propio planeta”, dice Pass. “Estamos emocionados de ver qué significa exactamente esto a medida que avanzamos en el estudio remoto de los planetas en nuestro vecindario cósmico”.
Otros miembros del equipo de investigación incluyen a Jennifer Winters (CfA y Williams College), Jonathan Irwin (CfA y Universidad de Cambridge, Reino Unido) y David Latham, Perry Berlind, Michael Calkins, Gilbert Esquerdo y Jessica Mink (CfA).
Proporcionado por el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica