La búsqueda de vida extraterrestre fuera de nuestro Sistema Solar se centra actualmente en planetas extrasolares dentro de las "zonas habitables" de los sistemas exoplanetarios alrededor de estrellas similares al Sol. Encontrar planetas similares a la Tierra alrededor de otras estrellas es el objetivo principal de la Misión Kepler de la NASA.
La zona habitable (HZ) alrededor de una estrella se define como el rango de distancias sobre las cuales podría existir agua líquida en la superficie de un planeta terrestre, dada una atmósfera lo suficientemente densa. Los planetas terrestres se definen generalmente como rocosos y similares a la Tierra en tamaño y masa. Aquí se muestra una visualización de las zonas habitables alrededor de estrellas de diferentes diámetros y brillo y temperatura. La región roja es demasiado caliente, la región azul es demasiado fría, pero la región verde es perfecta para agua líquida. Debido a que se puede describir de esta manera, el HZ también se conoce como "Zona Ricitos de Oro".
Normalmente, pensamos que los planetas alrededor de otras estrellas son similares a nuestro sistema solar, donde un séquito de planetas orbita una sola estrella. Aunque teóricamente posible, los científicos debatieron si alguna vez se encontrarían planetas alrededor de pares de estrellas o sistemas estelares múltiples. Luego, en septiembre de 2011, los investigadores de la misión Kepler de la NASA anunciaron el descubrimiento de Kepler-16b, un planeta frío, gaseoso y del tamaño de Saturno que orbita un par de estrellas, como el ficticio Tatooine de Star Wars.
Esta semana tuve la oportunidad de entrevistar a una de las armas jóvenes que estudiaban exoplanetas, Billy Quarles. El lunes, Billy y sus coautores, el profesor Zdzislaw Musielak y el profesor asociado Manfred Cuntz, presentaron sus hallazgos sobre la posibilidad de planetas similares a la Tierra dentro de las zonas habitables de Kepler 16 y otros sistemas estelares circumbinarios, en la reunión de la AAS en Austin, Texas .
"Para definir la zona habitable, calculamos la cantidad de flujo que incide en un objeto a una distancia determinada", explicó Billy. “También tomamos en cuenta que diferentes planetas con diferentes atmósferas retendrán el calor de manera diferente. Un planeta con un efecto invernadero realmente débil puede estar más cerca de las estrellas. Para un planeta con un efecto invernadero mucho más fuerte, la zona habitable estará más lejos ”.
“En nuestro estudio particular, tenemos un planeta en órbita alrededor de dos estrellas. Una de las estrellas es mucho más brillante que la otra. Tanto más brillante, que ignoramos por completo el flujo proveniente de la estrella compañera más débil. Entonces, nuestra definición de la zona habitable en este caso es una estimación conservadora ”.
Quarles y sus colegas realizaron amplios estudios numéricos sobre la estabilidad a largo plazo de las órbitas planetarias dentro del Kepler 16 HZ. "La estabilidad de la órbita planetaria depende de la distancia de las estrellas binarias", dijo Quarles. "Cuanto más lejos, más estables tienden a ser, porque hay menos perturbación de la estrella secundaria".
Para el sistema Kepler 16, las órbitas planetarias alrededor de la estrella primaria solo son estables a 0.0675 UA (unidades astronómicas). "Eso está dentro del límite interno de habitabilidad, donde el efecto invernadero desbocado se hace cargo", explicó Billy. Todo esto descarta la posibilidad de planetas habitables en órbita cercana alrededor de la estrella primaria del par. Lo que encontraron fue que las órbitas en la Zona Ricitos de Oro más allá, alrededor del par de estrellas de baja masa de Kepler 16, son estables en escalas de tiempo de un millón de años o más, brindando la posibilidad de que la vida pueda evolucionar en un planeta dentro de ese HZ.
La órbita aproximadamente circular de Kepler 16b, a unos 65 millones de millas de las estrellas, se encuentra en el borde exterior de esta zona habitable. Siendo un gigante gaseoso, 16b no es un planeta terrestre habitable. Sin embargo, una luna similar a la Tierra, un Luna de Ricitos de Oro, en órbita alrededor de este planeta podría sostener vida si fuera lo suficientemente masivo como para retener una atmósfera similar a la Tierra. "Determinamos que es posible un exomoon habitable en órbita alrededor de Kepler-16b", dijo Quarles.
Le pregunté a Quarles cómo la evolución estelar impacta estas zonas de Ricitos de Oro. Me dijo: “Hay varias cosas a considerar durante la vida útil de un sistema. Una de ellas es cómo evoluciona la estrella con el tiempo. En la mayoría de los casos, la zona habitable comienza cerca y luego se aleja lentamente ”.
Durante la vida útil de la secuencia principal de una estrella, la combustión nuclear de hidrógeno acumula helio en su núcleo, lo que provoca un aumento de la presión y la temperatura. Esto ocurre más rápidamente en estrellas que son más masivas y de menor metalicidad. Estos cambios afectan las regiones externas de la estrella, lo que resulta en un aumento constante de la luminosidad y la temperatura efectiva. La estrella se vuelve más luminosa, haciendo que el HZ se mueva hacia afuera. Este movimiento podría dar como resultado un planeta dentro de la HZ al comienzo de la vida de la secuencia principal de una estrella, que se volvería demasiado caliente y, finalmente, inhabitable. Del mismo modo, un planeta inhóspito originalmente fuera de HZ, puede descongelarse y permitir que comience la vida.
"Para nuestro estudio, ignoramos la parte de la evolución estelar", dijo el autor principal, Quarles. "Ejecutamos nuestros modelos durante un millón de años para ver dónde estaba la zona habitable durante esa parte del ciclo de vida de la estrella".
Estar a la distancia correcta de su estrella es solo una de las condiciones necesarias para que un planeta sea habitable. Las condiciones habitables en un planeta requieren varias condiciones geofísicas y geoquímicas. Muchos factores pueden prevenir o impedir la habitabilidad. Por ejemplo, el planeta puede carecer de agua, la gravedad puede ser demasiado débil para retener una atmósfera densa, la tasa de grandes impactos puede ser demasiado alta o los ingredientes mínimos necesarios para la vida (aún en debate) pueden no estar allí.
Una cosa está clara. Incluso con todos los requisitos para la vida tal como la conocemos, parece haber muchos planetas alrededor de otras estrellas, y muy probablemente, Lunas de Ricitos de Oro alrededor de planetas, orbitando dentro de las zonas habitables de estrellas en nuestra galaxia, que detectar la firma de la vida en la atmósfera de un planeta o luna alrededor de otro Sol parece ser solo cuestión de tiempo ahora.
