Modelo de la NASA describe una estrella cercana que se parece a la nuestra en su juventud

Una vista del Sol desde el Telescopio de Imágenes Ultravioleta Extremo en el Observatorio Solar y Heliosférico de la ESA / NASA, o SOHO.  
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ESA / NASA.

Una nueva investigación dirigida por la NASA proporciona una mirada más profunda a una estrella cercana que se cree que se parece a nuestro joven Sol. El trabajo permite a los científicos comprender mejor cómo pudo haber sido nuestro Sol cuando era joven y cómo pudo haber dado forma a la atmósfera de nuestro planeta y al desarrollo de la vida en la Tierra. 

Muchas personas sueñan con encontrarse con una versión más joven de sí mismas para intercambiar consejos, identificar los orígenes de sus rasgos definitorios y compartir esperanzas para el futuro. Con 4.650 millones de años, nuestro Sol es una estrella de mediana edad. Los científicos a menudo sienten curiosidad por saber exactamente qué propiedades permitieron a nuestro Sol, en sus años más jóvenes, sustentar la vida en la cercana Tierra .

Ilustración de cómo pudo haber sido el Sol hace 4 mil millones de años, en la época en que se desarrolló la vida en la Tierra.
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Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA / Laboratorio de imágenes conceptuales.

Sin una máquina del tiempo para transportar a los científicos miles de millones de años atrás, rastrear la actividad inicial de nuestra estrella puede parecer una hazaña imposible. Afortunadamente, en la galaxia de la Vía Láctea, (el segmento brillante y en espiral del universo donde se encuentra nuestro Sistema Solar), hay más de 100 mil millones de estrellas. Una de cada diez comparte características con nuestro Sol, y muchas se encuentran en las primeras etapas de desarrollo.

“Imagínese que quiero reproducir una foto de bebé de un adulto cuando tenía uno o dos años, y todas sus fotos se borraron o se perdieron. Ahora miraría una foto de él y las fotos de sus parientes cercanos de esa edad y, a partir de ahí, reconstruiría las fotos de bebés”, dijo Vladimir Airapetian, astrofísico principal de la División de Heliofísica del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland y primer autor del nuevo estudio. «Ese es el tipo de proceso que estamos siguiendo aquí: observar las características de una estrella joven similar a la nuestra, para comprender mejor cómo era nuestra propia estrella en su juventud y qué le permitió fomentar la vida en uno de sus planetas cercanos».

Kappa 1 Ceti es uno de esos análogos solares. La estrella se encuentra a unos 30 años luz de distancia (en términos espaciales, es como un vecino que vive en la calle contigua) y se estima que tiene entre 600 y 750 millones de años, aproximadamente la misma edad que tenía nuestro Sol cuando se desarrolló la vida. en la Tierra. También tiene una masa y una temperatura de superficie similares a las de nuestro Sol, dijo el segundo autor del estudio, Meng Jin, heliofísico del Instituto SETI y del Laboratorio Solar y de Astrofísica Lockheed Martin en California. Todos esos factores hacen de Kappa 1 Ceti un «gemelo» de nuestro joven Sol en el momento en que surgió la vida en la Tierra, y un importante objetivo de estudio.

Airapetian, Jin y varios colegas han adaptado un modelo solar existente para predecir algunas de las características más importantes, aunque difíciles de medir, de Kappa 1 Ceti. El modelo se basa en la entrada de datos de una variedad de misiones espaciales, incluido el telescopio espacial Hubble de la NASA / ESA , el satélite de Exploración de Exoplanetas en Tránsito TESS de la NASA y las misiones NICER , y el XMM-Newton de la ESA . El equipo publicó su estudio hoy en The Astrophysical Journal.

Poder de las estrellas

Al igual que los niños pequeños humanos, las estrellas en su infancia son conocidas por sus ráfagas de energía y actividad. Para las estrellas, una forma en que se libera esta energía acumulada es en forma de viento estelar.

Los vientos estelares, como las propias estrellas, se componen principalmente de un gas supercaliente conocido como plasma, creado cuando las partículas de un gas se han dividido en iones cargados positivamente y electrones cargados negativamente. El plasma más energético, con la ayuda del campo magnético de una estrella, puede dispararse desde la parte más externa y más caliente de la atmósfera de una estrella, la corona, en una erupción, o fluir de manera más constante hacia los planetas cercanos como viento estelar. «El viento estelar fluye continuamente desde una estrella hacia sus planetas cercanos, lo que influye en los entornos de esos planetas», dijo Jin.

Las estrellas más jóvenes tienden a generar vientos estelares más calientes y vigorosos y erupciones de plasma más poderosas que las estrellas más viejas. Dichos estallidos pueden afectar la atmósfera y la química de los planetas cercanos, y posiblemente incluso catalizar el desarrollo de material orgánico, los componentes básicos de la vida, en esos planetas.

El viento estelar puede tener un impacto significativo en los planetas en cualquier etapa de la vida. Pero los vientos estelares fuertes y altamente densos de las estrellas jóvenes pueden comprimir los escudos magnéticos protectores de los planetas circundantes, haciéndolos aún más susceptibles a los efectos de las partículas cargadas.

Un concepto artístico de una eyección de masa coronal que golpea la débil magnetosfera de la Tierra joven.
Créditos:
NASA / GSFC / CIL

Nuestro Sol es un ejemplo perfecto. En comparación con el presente, en su niñez, nuestro Sol probablemente giraba tres veces más rápido, tenía un campo magnético más fuerte y lanzaba partículas y radiación de alta energía más intensa. En estos días, para los espectadores afortunados, el impacto de estas partículas a veces es visible cerca de los polos del planeta como una aurora o las auroras boreales y australes. Airapetian dice que hace 4 mil millones de años, considerando el impacto del viento de nuestro Sol en ese momento, estas tremendas luces probablemente eran visibles desde muchos más lugares del mundo.

Ese alto nivel de actividad en el nacimiento de nuestro Sol puede haber hecho retroceder la magnetosfera protectora de la Tierra y haber proporcionado al planeta, que está no lo suficientemente cerca del Sol para ser incendiado como Venus, ni lo suficientemente distante como para ser abandonado como Marte, con la química atmosférica adecuada para la formación de moléculas biológicas.

Procesos similares podrían estar desarrollándose en sistemas estelares a través de nuestra galaxia y el universo.

«Mi sueño es encontrar un exoplaneta rocoso en la etapa en la que se encontraba nuestro planeta hace más de 4 mil millones de años, siendo moldeado por su estrella joven y activa y casi listo para albergar vida», dijo Airapetian.  «Comprender cómo era nuestro Sol justo cuando la vida comenzaba a desarrollarse en la Tierra nos ayudará a refinar nuestra búsqueda de estrellas con exoplanetas que eventualmente puedan albergar vida».

Un gemelo solar

Aunque los análogos solares pueden ayudar a resolver uno de los desafíos de echar un vistazo al pasado del Sol, el tiempo no es el único factor que complica el estudio de nuestro joven Sol. También está la distancia.

Tenemos instrumentos capaces de medir con precisión el viento estelar de nuestro propio Sol, llamado viento solar . Sin embargo, todavía no es posible observar directamente el viento estelar de otras estrellas de nuestra galaxia, como Kappa 1 Ceti, porque están demasiado lejos.

Cuando los científicos desean estudiar un evento o fenómeno que no pueden observar directamente, los modelos científicos pueden ayudar a llenar los vacíos. Los modelos son representaciones o predicciones de un objeto de estudio, construidas sobre datos científicos existentes. Si bien los científicos han modelado previamente el viento estelar de esta estrella, dijo Airapetian, utilizaron suposiciones más simplificadas.

La base del nuevo modelo de Kappa 1 Ceti de Airapetian, Jin y sus colegas es el Alfvén Wave Solar Model, que se encuentra dentro del marco de modelado del clima espacial desarrollado por la Universidad de Michigan. El modelo funciona ingresando información conocida sobre una estrella, incluido su campo magnético y los datos de la línea de emisión ultravioleta, para predecir la actividad del viento estelar. Cuando el modelo se probó en nuestro Sol, se validó y cotejó con los datos observados para verificar que sus predicciones son precisas.

«Es capaz de modelar los vientos y la corona de nuestra estrella con alta fidelidad», dijo Jin. “Y es un modelo que también podemos usar en otras estrellas para predecir su viento estelar y así investigar la habitabilidad. Eso es lo que hicimos aquí «.

Estudios anteriores se han basado en datos recopilados por el Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS) y el Telescopio espacial Hubble (HST) para identificar a Kappa 1 Ceti como un proxy solar joven y recopilar las entradas necesarias para el modelo, como el campo magnético y datos de la línea de emisión en el ultravioleta.

La corona estelar caliente, la capa más externa en la atmósfera de una estrella, se expande en el viento estelar, impulsada por el calentamiento del campo magnético de la estrella y las ondas magnéticas. 
Los investigadores modelaron la corona magnética estelar de Kappa 1 Ceti en 3D, basándose en datos de 2012 y 2013.
Créditos:
NASA

«Todos los modelos necesitan información para obtener resultados», dijo Airapetian. “Para obtener resultados útiles y precisos, la entrada debe ser datos sólidos, idealmente de múltiples fuentes a lo largo del tiempo. Tenemos todos esos datos de Kappa 1 Ceti, pero realmente los sintetizamos en este modelo predictivo para superar los estudios previos puramente observacionales de la estrella».

Airapetian compara el modelo de su equipo con el informe de un médico. Para obtener una imagen completa de cómo está un paciente, es probable que un médico hable con el paciente, recopile marcadores como la frecuencia cardíaca y la temperatura y, si es necesario, realice varias pruebas más especializadas, como un análisis de sangre o una ecografía. Es probable que formulen una evaluación precisa del bienestar del paciente con una combinación de estas métricas, no solo una.

Del mismo modo, al utilizar muchos datos sobre Kappa 1 Ceti recopilados de diferentes misiones espaciales, los científicos pueden predecir mejor su corona y el viento estelar. Debido a que el viento estelar puede afectar el escudo magnético de un planeta cercano, juega un papel importante en la habitabilidad. El equipo también está trabajando en otro proyecto, observando más de cerca las partículas que pueden haber surgido de las primeras erupciones solares, así como la química prebiótica en la Tierra.

El pasado de nuestro Sol, escrito en las estrellas

Los investigadores esperan usar su modelo para mapear los entornos de otras estrellas similares al Sol en varias etapas de la vida.

Específicamente, tienen los ojos puestos en la estrella infantil EK Dra, a 111 años luz de distancia y de solo 100 millones de años, que probablemente gira tres veces más rápido y dispara más llamaradas y plasma que Kappa 1 Ceti. Documentar cómo estas estrellas similares de varias edades se diferencian entre sí ayudará a caracterizar la trayectoria típica de la vida de una estrella.

El trabajo, dijo Airapetian, se trata de «mirar nuestro propio Sol, su pasado y su posible futuro, a través de la lente de otras estrellas».

Para obtener más información sobre la tormentosa juventud de nuestro Sol, mire este video  y vea cómo la energía de nuestro joven Sol, hace 4 mil millones de años, ayudó a crear moléculas en la atmósfera de la Tierra, lo que le permitió calentarse lo suficiente como para incubar la vida.

Fuente: NASA / Goddard Space Flight Center.

Artículo original: NASA Model Describes Nearby Star which Resembles Ours in its Youth. Alison Gold. August 3, 2021.

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Los astrónomos encuentran un ‘gemelo solar’, una estrella que se parece casi exactamente a nuestro Sol

Una imagen compuesta del Sol tomada por el Observatorio de Dinámica Solar (SDO) de ASA.
Crédito:
NASA / SDO.

Los astrónomos han encontrado una estrella que probablemente nació en el mismo vivero estelar que nuestro Sol. La hermana recién descubierta es solo la segunda en ser identificada.

El dar y recibir de las Mega fulguraciones de estrellas

Estas dos imágenes contienen algunas de las miles de estrellas de un nuevo estudio realizado por el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. El estudio describe el vínculo entre llamaradas muy poderosas, o estallidos, de estrellas jóvenes y el impacto que podrían tener en los planetas en órbita a su alrededor.
La Nebulosa de la Laguna (izquierda) es un área a unos 4.400 años luz de la Tierra en la galaxia Vía Láctea donde las estrellas se están formando activamente. Los datos de Chandra (violeta) se han combinado con datos infrarrojos (azul, dorado y blanco) del Telescopio Espacial Spitzer en esta imagen compuesta. 
La imagen de la derecha muestra la región de formación de estrellas llamada RCW 120. Esta también se encuentra en la Vía Láctea, pero un poco más lejos, a una distancia de unos 5.500 años luz. Esta vista de RCW 120 tiene las mismas longitudes de onda y colores que el compuesto Laguna. La imagen contiene una burbuja en expansión de gas hidrógeno, de unos 13 años luz de diámetro. Esta estructura puede estar arrastrando material hacia una capa densa y provocando la formación de estrellas.
Crédito Imagen: NASA / CXC / PENN STATE / K. GETMAN, ET AL; INFRARROJOS: NASA / JPL / SPITZER.

Las relaciones prolongadas entre las estrellas y los planetas que las rodean, pueden ser incluso más complejas de lo que se pensaba. Esto vale también para el Sol y la Tierra. Esta es una de las conclusiones de un nuevo estudio que involucró a miles de estrellas utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA.

Un equipo de investigadores hizo el estudio más grande jamás realizado de regiones de formación de estrellas en rayos X. Ello ayudó a delinear el vínculo entre fulguraciones muy poderosas o estallidos en estrellas jóvenes y el impacto que podrían tener en los planetas en órbita.

«Nuestro trabajo nos dice cómo el Sol pudo haberse comportado y afectado a la joven Tierra hace miles de millones de años», dijo Kostantin Getman. Él es de la Universidad Estatal de Pennsylvania en University Park, Pennsylvania y dirigió el estudio. «De alguna manera, esta es nuestra historia de origen final: cómo surgieron la Tierra y el Sistema Solar».

Tres hermanas mayores del Sol con planetas.

Prof. Dr. Andrzej Niedzielski, astrónomo de la NCU en Toruń. El equipo del Prof. Niedzielski ha estado trabajando en este tema durante años. Gracias a observaciones precisas del cielo, han logrado descubrir 26 estrellas alrededor de las cuales giran los planetas.
Crédito: Andrzej Romanski / Universidad Nicolaus Copernicus NCU en Torun, Polonia.

Un equipo de astrónomos, ha descubierto otros tres planetas extrasolares. Estos planetas giran alrededor de las estrellas que pueden llamarse hermanas mayores de nuestro Sol.

Alrededor de la mitad de las estrellas similares al Sol podrían albergar mundos potencialmente habitables

Figura 1:  Una ilustración del exoplaneta Kepler-452b de tamaño similar a la Tierra. El primero en ser descubierto que reside en la zona habitable de una estrella similar al Sol.
Crédito de la imagen: NASA Ames / JPL-Caltech / T. Pyle.

Un equipo de astrónomos  nos ha acercado un paso más en nuestra búsqueda para descubrir otros mundos como la Tierra. Para ello utilizaron datos obtenidos con el Telescopio Espacial Kepler y la misión Gaia. Encontraron que alrededor de la mitad de las estrellas similares al Sol de nuestra galaxia podrían albergar planetas rocosos potencialmente habitables, dentro de sus zonas habitables.

Curiosidades

Primera imagen de un sistema de varios planetas alrededor de una estrella similar al Sol

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Crédito: ESO / Bohn y col.

El VLT (Very Large Telescope) del Observatorio Europeo Austral ha tomado la primera imagen de una estrella joven similar al Sol acompañada de dos exoplanetas gigantes. Las imágenes de sistemas con múltiples exoplanetas son extremadamente difíciles de obtener y, hasta ahora, los astrónomos nunca habían observado directamente a más de un planeta orbitando una estrella similar al Sol. Las observaciones pueden ayudar a los astrónomos a entender cómo se formaron y evolucionaron los planetas alrededor de nuestro propio Sol.

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