¿Pueden los planetas entorno a enanas tipo M sobrevivir a las fulguraciones estelares?

Podemos aprender mucho sobre las estrellas estudiando la actividad magnética como manchas estelares, llamaradas y eyecciones de masa coronal (CME). Las manchas estelares son particularmente importantes para los científicos que utilizan métodos de velocidad radial para detectar planetas, porque a veces pueden imitar la firma de un planeta en los datos. Pero el ángulo de la astrobiología también es profundo: las enanas M jóvenes, conocidas por la actividad de las fulguraciones, podrían verse fatalmente comprometidas como anfitrionas de vida, porque las fulguraciones fuertes pueden causar estragos en las atmósferas planetarias.

Dada la ubicuidad de las enanas M, son el tipo de estrella más común en nuestra galaxia, nos gustaría saber si son candidatas o no para sustentar la vida. Un artículo de Ekaterina Ilin y el equipo del Instituto Leibniz de Astrofísica en Potsdam profundiza en la cuestión al observar la orientación de la actividad magnética en las enanas M jóvenes.

La peor actividad de fulguración en estrellas enanas M ocurre en el entorno de los polos

La muestra es pequeña, aunque cuidadosamente seleccionada del procesamiento de más de 3000 firmas de enanas rojas obtenidas por TESS, la misión ‘Satélite de Reconocimiento de Exoplanetas en Tránsito’. Los resultados son prometedores, lo que indica que la peor actividad de fulguración que puede producir una enana M ocurre a lo largo de los polos de la estrella. Si ese es el caso, entonces un sistema planetario joven puede permanecer ileso. Así es como Ilin describe esto:

“Descubrimos que las fulguraciones extremadamente grandes se lanzan desde cerca de los polos de las estrellas enanas rojas, en lugar de desde su ecuador, como suele ser el caso del Sol. Por lo tanto, los exoplanetas que orbitan en el mismo plano que el ecuador de la estrella, como los planetas de nuestro propio Sistema Solar, podrían protegerse en gran medida de tales super fulguraciones, ya que se dirigen hacia arriba o hacia abajo fuera del sistema de exoplanetas. Esto podría mejorar las perspectivas de habitabilidad de exoplanetas alrededor de pequeñas estrellas anfitrionas, que de otro modo estarían mucho más amenazadas por la radiación energética y las partículas asociadas con las fulguraciones en comparación con los planetas del Sistema Solar”.

Las pequeñas estrellas brillan activamente y expulsan partículas que pueden alterar y evaporar las atmósferas de los planetas que las orbitan. Nuevos hallazgos sugieren que las grandes super fulguraciones preferentemente ocurren en latitudes altas, evitando a los planetas que orbitan alrededor del ecuador estelar. 
Crédito:
AIP / J. Fohlmeister.

El instrumento PEPSI y el efecto Zeeman permiten analizar la geometría del campo magnético estelar

Esto es algo provocativo, incluso si solo cuatro estrellas surgieron de los datos de TESS que se ajustan a los criterios que buscaban los investigadores. Para entender cómo sacaron estas estrellas, necesitamos mirar PEPSI, el Instrumento Polarimétrico y Espectroscópico Potsdam Echelle, montado en el Gran Telescopio Binocular (LBT) en Arizona. Al alimentar luz polarizada al espectrógrafo, los científicos que utilizan PEPSI han podido utilizar lo que se llama efecto Zeeman, que implica la polarización de líneas espectrales debido a un campo magnético externo, para analizar la geometría del campo.

Este trabajo anterior ha implicado la existencia de actividad magnética concentrada cerca de los polos de estrellas de rotación rápida como las enanas M jóvenes, actividad que emerge como manchas y fulguraciones. Si bien la técnica de Zeeman podría reconstruir un campo magnético estelar, no se habían realizado previamente observaciones de este agrupamiento polar; tenga en cuenta que no podemos resolver la superficie de las estrellas objetivo. Los investigadores de Potsdam pudieron detectar signos de agrupamiento polar analizando los destellos de luz blanca en sus estrellas objetivo, identificando la latitud de la región de destellos a partir de la forma de la curva de luz.

La rotación rápida de estrellas enanas M jóvenes y la modulación del brillo de las fulguraciones suministran información

Esto funciona porque las modulaciones en el brillo, causadas por el rápido giro de las estrellas jóvenes a medida que la ubicación de la fulguración gira dentro y fuera de la vista en la superficie estelar, transportan información útil. Las enanas M siguen siendo rotadores rápidos mucho más tiempo que estrellas como el Sol; de hecho, la rotación rápida mejora su actividad magnética y de destellos. Los investigadores pudieron determinar en qué parte de la estrella ocurrieron estas erupciones. Según el paper:

La excepcional morfología de la modulación nos permitió localizar directamente estas llamaradas entre 55◦ y 81◦ de latitud en la superficie estelar. Nuestros hallazgos son evidencia de que los campos magnéticos fuertes tienden a emerger cerca de los polos de rotación de estrellas completamente convectivas de rotación rápida, y sugieren un impacto reducido de estas erupciones en la habitabilidad de los exoplanetas.

Conclusiones

El tipo de actividad de super fulguraciones de larga duración que se considera más letal para las atmósferas planetarias, en otras palabras, se produce mucho más cerca del polo que las fulguraciones y manchas más débiles que se encuentran por debajo de los 30◦. En nuestra propia estrella madura de clase G, las manchas solares y las fulguraciones asociadas con ellas tienden a ocurrir cerca del ecuador. Este artículo ofrece, entonces, una línea de vida continua para aquellos interesados ​​en las perspectivas de vida alrededor de las estrellas de clase M, al tiempo que apunta a la necesidad de lo que los autores llaman «las primeras reconstrucciones de destellos espaciotemporales completamente empíricos en estrellas de baja masa». La aparición de un modelo de este tipo nos ayudará a sacar conclusiones más amplias sobre el impacto de la actividad magnética estelar en los planetas entorno a enanas M.

El artículo es de Ilin et al. “Giant white-light flares on fully convective stars occur at high latitudes,” accepted at Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 05 August 2021 (abstract / Preprint).

Fuente: Centaury Dreams.

Artículo original: «Can M-Dwarf Planets Survive Stellar Flares?» Paul Gilster. August 10, 2021.

Material relacionado

Enanas rojas muy tormentosas

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Impresión artística de la estrella enana roja TVLM 513-46546. 
Las observaciones de ALMA sugieren que tiene un campo magnético increíblemente poderoso (mostrado por las líneas azules), potencialmente asociado con una ráfaga de erupciones parecidas a una llamarada solar. 
Crédito: NRAO / AUI / NSF; Dana Berry / SkyWorks.

Nuestro Sol es una estrella relativamente tranquila que solo ocasionalmente libera erupciones solares o explosiones de partículas energéticas que amenazan los satélites y las redes eléctricas. 

Se podría pensar que las estrellas más pequeñas y frías serían aún más tranquilas. 

Sin embargo, los astrónomos ahora han identificado una pequeña estrella con un temperamento monstruoso. Muestra evidencia de erupciones mucho más fuertes que cualquier cosa que produzca nuestro Sol.

Si estrellas similares demuestran ser tan tormentosas, es probable que los planetas potencialmente habitables que orbitan en ellas sean mucho menos hospitalarios de lo que se pensaba anteriormente.

El tema está tratado en el siguiente artículo:

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Impresión artística de la estrella enana roja TVLM 513-46546. 
Las observaciones de ALMA sugieren que tiene un campo magnético increíblemente poderoso, potencialmente asociado con una ráfaga de erupciones parecidas a una llamarada solar. 
Crédito: 
NRAO / AUI / NSF; Dana Berry / SkyWorks.

Un nuevo estudio de datos archivados de la nave espacial Galaxy Evolution Explorer (GALEX) revela lo difícil que puede ser la vida en exoplanetas como los del sistema TRAPPIST-1:

Extendiendo la zona de habitabilidad de estrellas enanas rojas

La ilustración de un artista muestra un exoplaneta orbitando una estrella enana roja. Las enanas rojas, o enanas M , tienden a ser magnéticamente activas, mostrando prominencias de arco gigantescas, una gran cantidad de manchas solares oscuras y (especialmente al principio de la vida de la estrella) llamaradas violentas que podrían despojar la atmósfera de un planeta cercano con el tiempo, o hacer que la superficie sea inhóspita. a la vida tal como la conocemos.
Crédito: NASA / ESA / G. Bacon (STScI).

Las enanas rojas, también conocidas como estrellas M, son tenues en comparación con las estrellas como nuestro Sol y solo del 10 al 20 por ciento son masivas. Constituyen aproximadamente las tres cuartas partes de las estrellas en la galaxia, y recientemente los científicos descubrieron que las enanas rojas son mucho más comunes de lo que se pensaba , representando al menos el 80 por ciento del número total de estrellas.

Los investigadores dicen que este tipo de estrellas podrían tener zonas habitables más grandes amigables con la » vida tal como la conocemos» de lo que alguna vez se pensó:

Las enanas rojas y las estrellas que las orbitan

Las secciones verdes son las zonas habitables que rodean los diferentes tipos de estrellas. 
Esto se refiere a la región donde el agua de un planeta podría permanecer líquida al menos parte del tiempo. 
No significa que los planetas de la zona sean necesariamente habitables.
Crédito de la imagen:
NASA.

Buscar exoplanetas habitables entorno a estrellas enanas rojas, es un objetivo potencialmente rico, pero con algunos inconvenientes que se han comprendido mejor en los últimos años. 

No sólo la mayoría de los planetas que orbitan alrededor de estas estrellas enanas rojas están acoplados por el efecto de las mareas gravitatorias, con un lado siempre de cara a la estrella y el otro en la oscuridad, sino que también  la historia de la vida de los enanas rojas es problemática.  Comienzan con poderosas fulguraciones que muchos científicos dicen que esterilizarían para siempre a los planetas cercanos.

Además, se teoriza que son propensos a perder cualquier remanente de agua que posean, incluso si las fulguraciones  estelares no logran  hacerlo.

Un análisis lo presenta el siguiente artículo, que además contiene en su apartado «Material relacionado» una selección de recursos que ilustran el tema:

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.

Curiosidades

La luz de las estrellas enanas rojas se utiliza para cultivar bacterias fotosintetizadoras

Ilustración conceptual microsópica de algas de Corella.
Crédito: Imágenes de Ezume / Shutterstock.

Una pregunta que está arriba de la mesa es si una enana roja podría albergar vida. Esto se debe a que la luz que produce es mucho más fría, tenue y roja que la luz que sustenta la vida en la Tierra.

Ahora obtenemos una especie de respuesta gracias al trabajo de Riccardo Claudi en el Observatorio Astronómico de Padova en Italia y colegas. Ellos han recreado el espectro de luz de una enana roja y han demostrado que las bacterias pueden recolectarlo para la fotosíntesis.

Su trabajo sugiere que, al menos en lo que respecta al espectro de luz, las enanas rojas tienen la capacidad de albergar formas de vida fotosintéticas. A su vez, esto sugiere el tipo de firma biológica que estas formas de vida podrían presentar a observadores distantes, como nosotros.

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