Incluso las enanas rojas más tranquilas, son más salvajes que el Sol
Por Evan Gough, Universe Today.
15 de marzo de 2023.
Concepción artística de una erupción estelar violenta en la estrella vecina, Próxima Centauri. Crédito: NRAO/S. Dagnello.
Hay algo amenazante en las enanas rojas. Los ojos humanos están acostumbrados a nuestro benévolo Sol amarillo y la cálida luz que brilla en nuestro glorioso planeta lleno de vida. Pero las enanas rojas pueden parecer malhumoradas, e incluso aprensivas.
Durante largos períodos de tiempo, pueden estar tranquilas, pero luego pueden estallar violentamente, lanzando una advertencia a cualquier vida que pueda estar afianzándose en un planeta cercano.
Las enanas rojas (enanas M) son el tipo de estrella más común en la Vía Láctea. Esto significa que la mayoría de los exoplanetas orbitan enanas rojas, no estrellas tipo G agradables y de buen comportamiento como nuestro Sol. A medida que los astrónomos estudian las enanas rojas con mayor detalle, han descubierto que las enanas rojas podrían no ser los mejores anfitriones estelares en lo que respecta a la habitabilidad de los exoplanetas. Múltiples estudios han demostrado que las enanas rojas pueden estallar violentamente, emitiendo una radiación lo suficientemente poderosa como para volver inhabitables los planetas cercanos, incluso cuando están firmemente en la zona potencialmente habitable.
Pero todavía hay mucho que los astrónomos desconocen sobre las enanas rojas y su naturaleza salvaje. Un nuevo estudio examinó 177 enanas M para comprender mejor su variabilidad a largo plazo. Los investigadores descubrieron que el comportamiento de las enanas rojas es más complejo de lo que se pensaba, e incluso las enanas rojas más tranquilas son más salvajes que el Sol.
El estudio se titula "Caracterización de la actividad estelar de las enanas M. I. Variabilidad a largo plazo en una muestra grande y detección de nuevos ciclos". El artículo se publicará en la revista Astronomy and Astrophysics y está disponible en el servidor de preimpresión arXiv. La autora principal es Lucile Mignon, investigadora postdoctoral de la Universidad Grenoble Alpes y el Centro Nacional Francés de Investigación Científica (CNRS).
Todas las estrellas son variables en un grado u otro. El Sol sigue un ciclo de 11 años durante el cual el número de manchas solares en la superficie de nuestra estrella aumenta y disminuye. Todo está relacionado con la actividad magnética. Pero la habitabilidad depende de ciclos a más largo plazo. La vida avanza en marcos de tiempo mucho más largos que unos pocos años. La vida en la Tierra tardó miles de millones de años en ponerse realmente en marcha.
Esa es una de las razones por las que los astrofísicos están interesados en las enanas rojas y su variabilidad a largo plazo. La vida apareció en la Tierra hace unos 3.500 millones de años, pero la vida compleja solo surgió realmente hace unos 540 millones de años durante la explosión del Cámbrico. Si la vida sigue un marco de tiempo similar en general, ¿podría la variabilidad de la enana roja impedir que la vida dure?
Observar enanas rojas y llegar a conclusiones es un desafío difícil. Podemos observar nuestro Sol con gran detalle, especialmente en los últimos años. Una flota de naves espaciales, incluida la Sonda Solar Parker, el Orbitador solar, el Orbitador solar y heliosférico y otros, se dedican a monitorearlo en detalle. También hemos observado el Sol y su actividad durante un largo período de tiempo.
Desafortunadamente, no hemos podido monitorear enanas rojas individuales durante períodos de tiempo extremadamente largos. En cambio, los investigadores tienen que conformarse con conjuntos de datos que abarcan un par de décadas más o menos. En esta nueva investigación, Mignon y sus coautores examinaron 177 enanas M observadas por HARPS (Buscador de planetas de velocidad radial de alta precisión) de 2003 a 2020. La actividad en esta escala de tiempo contiene pistas sobre cómo se comportan estas estrellas durante períodos más largos.
HARPS es esencialmente un espectrógrafo, y de él, los autores de este estudio obtuvieron emisiones cromosféricas para las enanas rojas. Las emisiones cromosféricas provienen de la actividad del campo magnético de una estrella en lugar de su fusión. La llamarada es un artefacto de la actividad magnética, por lo que estudiar la llamarada significa estudiar la cromosfera de una estrella. El equipo también analizó las características fotométricas de las enanas rojas junto con las emisiones cromosféricas.
La dificultad para estudiar la variabilidad de las enanas rojas proviene de nuestros limitados datos a largo plazo. "La identificación inequívoca de un ciclo requiere mediciones que muestren su repetición durante varios períodos. Esto requiere datos tomados durante un largo período de tiempo", explican.
A falta de eso, los investigadores trabajaron con la idea de lo que llaman "estaciones". Al identificar las estaciones de estrellas individuales, pudieron analizar mejor los datos. "Definimos estas estaciones como intervalos de 150 días (para promediar la modulación rotacional lo mejor posible) con al menos cinco observaciones (150 días es el límite máximo típico para el período de rotación de las enanas M) y espacios entre observaciones de menos de 40 días dentro de un intervalo de 150 días", explican.
Eso identificó una submuestra de 57 estrellas.
Los resultados muestran que la variabilidad es una característica definitoria entre las enanas M. "Encontramos que la mayoría de las estrellas son significativamente variables, incluso las estrellas más tranquilas", escribieron los investigadores. "La mayoría de las estrellas de nuestra muestra (75%) exhiben una variabilidad a largo plazo, que se manifiesta principalmente a través de una variabilidad lineal o cuadrática, aunque el comportamiento real puede ser más complejo". La variabilidad lineal es más simple, mientras que la variabilidad cuadrática sugiere un ciclo.
Los investigadores encontraron ciclos en su muestra que van desde varios años hasta más de 20 años. Pero se apresuran a señalar que sus hallazgos tienen limitaciones y que su estudio es solo un paso inicial hacia una mejor comprensión de las enanas rojas. Para muchas de las estrellas, hay una fuerte indicación de que existe una variabilidad a largo plazo. "... las estrellas mejor muestreadas podrían exhibir un comportamiento más complejo si hubieran sido mejor muestreadas", escriben. Pero aún así, sus resultados son "... indicativos de la fuerte presencia de variabilidad a largo plazo, e indican que estas estrellas tienen una fuerte variabilidad a largo plazo, lo cual es importante cuando se buscan exoplanetas".
Podría haber múltiples capas de ciclos y variabilidad que se afectan entre sí, lo que hace que el comportamiento de las estrellas sea muy difícil de descifrar. Su desconcertante comportamiento "... puede deberse a una compleja variabilidad subyacente en diferentes escalas de tiempo simultáneamente", escriben los autores.
Los investigadores dicen que incluso con sus datos limitados, han hecho progresos. "Incluso si la cobertura de tiempo no es suficiente para algunas estrellas, sin embargo, nuestros datos pueden usarse para estimar un período de ciclo mínimo, si está presente". Pero algunas conclusiones están fuera de nuestro alcance por ahora. Su análisis "... no es suficiente para garantizar que la señal sea periódica o incluso cuasi-periódica".
Una respuesta segura para la habitabilidad de las enanas rojas está fuera de nuestro alcance por ahora. Puede ser que, como sugiere este estudio, haya tanta variabilidad entre las enanas rojas que sean siempre impredecibles. Pero no apuestes en contra de que la ciencia descubra más detalles.
La quema de enanas rojas está bien documentada. La llamarada estelar más poderosa jamás detectada provino de una enana roja. En 2019, Próxima Centauri, una enana roja y nuestro vecino estelar más cercano, emitió una llamarada 14.000 veces más brillante que su luminosidad previa a la llamarada, y solo tomó unos segundos para que brillara tan intensamente. El exoplaneta Proxima Centauri b se encuentra en la zona potencialmente habitable de la estrella, y una llamarada tan brillante podría eliminar la posibilidad de vida o incluso de agua líquida en el planeta. Incluso si Próxima Centauri se encendiera tan brillantemente una vez cada un millón de años, o incluso más, eso podría eliminar la posibilidad de vida.
La búsqueda de vida o habitabilidad en otros mundos inevitablemente incluye un enfoque en las enanas rojas. Su abundancia obliga a estudiarlos con mayor profundidad. Podría terminar que muchos de los planetas que creemos que podrían ser habitables, como los conocidos planetas TRAPPIST-1, simplemente estén sujetos a demasiada radiación de sus anfitriones enanas rojas. Cuanto más variables son, menos probable es que la vida persista e incluso florezca en exoplanetas alrededor de enanas rojas.
Fuente:
https://phys.org/news/2023-03-calmest-red-dwarfs-wilder-sun.html