Resumen: (Abr 18, 2005): Maggie Turnbull, una astrónomo de la Carnegie Institution, ha pasado muchos años pensando en la clase de estrellas que podrían albergar planetas del tipo de la Tierra. Su base de datos de sistemas estelares habitables podría utilizarse como una lista de objetivos para la próxima misión de NASA la Terrestrial Planet Finder (TPF) Turnbull presentó una conferencia, “Detección Remota de Vida y Mundos Habitables: Estrellas Habitables, Brillo de la Tierra y TPF”, en el foro de Investigación de Astrobiología de la NASA el 14 de Marzo del 2005.

La Tierra vista por la nave espacial Voyager: un pequeño y pálido punto azul. Clic aquí para ampliar Crédito: NASA

Maggie Turnbull, una astrónomo en la Institución Carnegie, se ha pasado muchos años pensando acerca de que clase de estrellas podrían albergar planetas del tipo de la Tierra. Su base de datos de sistemas estelares habitables podría utilizarse como una lista de objetivos para la próxima misión de NASA la Terrestrial Planet Finder (TPF)

Turnbull presentó una conferencia, “Detección Remota de Vida y Mundos Habitables: Estrellas Habitables, Brillo de la Tierra y TPF”, en el foro de Investigación de Astrobiología de la NASA el 14 de Marzo del 2005.

Esta trascripción de la conferencia es la segunda de una serie de cuatro partes. Partes 1 * 2 * 3 * 4 *

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Existen 400 mil millones de estrellas en la galaxia y obviamente no vamos a enfocar el Terrestrial Planet Finder a todas ellas. El grupo científico de trabajo del TPF, ha definido una misión con éxito la búsqueda de planetas alrededor de 35 estrellas – estas estrellas serán nuestros mejores objetivos. Después, una vez completado, miraremos hacia otras 130 estrellas más. De modo que tendremos a 165 estrellas con las cuales trabajar durante el lapso de vida de la misión TPF.

Va a requerir de una gran cantidad de observaciones para descubrir un planeta en primera instancia y aún va a tomar más tiempo realizar la espectroscopia del planeta una vez que haya sido descubierto. De modo que 165 estrellas es una tarea muy grande, aunque no suene a un gran número. Pero no son demasiadas estrellas comparado al posible número de objetivos en la Galaxia, así que tendremos que escoger muy sabiamente, especialmente si tomamos en consideración la cantidad de dinero que va a costar esta misión.

El número de estrellas de la Categoría Habitable, en función de la distancia para estrellas tipo-M (rojo sólido en la tabla), estrellas K (en verde), estrellas G (violeta sombreado), estrellas F (líneas horizontales amarillas), y todas las demás estrellas (azul sólido). Clic aquí para ampliar . Inserción, Conjunto Telescopio Allen. Crédito: Turnbull, Tarter

Yo titubeo en mencionar el dinero, porque deseo que todos se centren en lo fantástico que es esta misión del TPF. Pero es que vamos a gastarnos entre 12 y 30 millones de dólares por cada estrella que investiguemos. Personalmente creo que vale la pena, aún si solo encontramos un solo planeta tipo Tierra alrededor de una sola de esas estrellas. Pero dado el alto precio de cada objetivo de esta misión, se lo debemos a los contribuyentes y a nosotros mismos, el pensar muy cuidadosamente respecto de las estrellas que debemos investigar.

Deberíamos diseñar la lista clave de objetivos de 35 estrellas, de manera que cuando la misión TPF-C se lleve a cabo, en caso de que no hayamos encontrado nada, pueda aún presentarse una declaración científica significativa. No queremos mirar solamente para obtener un conocimiento superficial de cada tipo de estrella que está allá afuera, ya que realmente existen muchas clases distintas de estrellas.

En lugar de ello, deberíamos diseñar un objetivo primario para centrarnos en un tipo particular de estrella, o por lo menos un pequeño rango de estrellas, que sean similares a nuestra propia estrella. Lugares donde en caso de existir un planeta dentro de la zona habitable, pudiéramos vivir nosotros. De modo que, en caso de no encontrar nada, podemos hacer una declaración que, “X por ciento de las estrellas solares G2-V con abundancia de metales que pertenecen a un disco delgado, no tienen planetas”, ó “Sólo un X por ciento tiene un planeta tipo Tierra alrededor de él”.

Por otra parte, puede ser que no seamos capaces de poder ser tan exigentes. Vamos a enfrentarnos a restricciones de ingeniería. Pero si me pongo en mi papel de científico y digo, “Ingenieros, ustedes tendrán que construir lo que yo quiero para esta misión”, entonces como científico, me gustaría mirar hacia Habstars.

Mi definición de una Habstar es una estrella que tiene una zona habitable, primero que nada. Esa zona habitable es dinámicamente estable, lo cual quiere decir que no está perturbada por grandes planetas en órbitas excéntricas entrando y saliendo de la zona habitable.

Ahora sabemos que muchas estrellas tienen como compañeros a planetas gigantes. En muchos de estos sistemas, los planetas gigantes no entran en la zona habitable. Existen unos pocos planetas gigantes en sistemas donde el planeta conocido está en la zona habitable a través de toda su órbita, y estos son los que realmente deberían ser los objetivos principales para TPF. No solo porque podamos obtener alguna imagen de lunas habitables que pudieran tener esos planetas, sino también el propio planeta sería un objetivo que no debe dejar de verse. Para algo como el TPF que está diseñado para ver Tierras, por supuesto que deberíamos poder ver planetas gigantes.

Clic aquí para agrandar la imagen. El Sol, una enana típica G2V. Las estrellas G se caracterizan por la presencia de líneas metálicas e hidrógeno débil. Crédito: Harvard University

Una zona habitable dinámicamente estable no se encuentra perturbada por ninguna otra estrella acompañante. La mayoría de las estrellas no están solas como nuestro sol. En cambio, existen en sistemas estelares binarios, triples y hasta cuádruples. ¿Podrían interferir las órbitas de esas estrellas con los planetas orbitando dentro de la zona habitable?

Para descubrir esto, debemos de ver la proporción de masa de los diferentes componentes, la localización de la zona habitable y la órbita de la segunda estrella. Yo he realizado todo esto para casi 15 000 sistemas binarios. Resulta que la gran mayoría de binarios son lugares perfectamente seguros para vivir para los planetas habitables.

Una Habstar (zona habitable de estrellas) requerirá ser dinámicamente estable en una escala de tiempo que sea comparable a la escala de tiempo de la producción global de una biofirma. La Tierra no tuvo continentes cubiertos con plantas y una fuerte firma de oxígeno desde el día uno; tomó por lo menos unos 2 mil millones de años para formarse. No fue si no hasta hace unos 2 mil millones de años en que surgió una firma detectable de oxígeno en este planeta.

Si usamos un mínimo de edad de 2 mil millones de años, eso quiere decir que podemos eliminar algunas de las estrellas en el vecindario solar de nuestra lista de objetivos del TPF.


Una estrella debería tener una zona habitable que sea estática espacialmente dentro de esa misma escala de tiempo de 2 mil millones de años. Todas las estrellas son variables hasta un grado y a medida que evolucionan con el tiempo, su luminosidad cambia. Las estrellas de secuencia principal queman hidrógeno y a medida que evolucionan se vuelven más brillantes y se enfrían y eventualmente terminan como gigantes rojas. La velocidad a la cual evolucionan las estrellas depende de su masa. Las estrellas de mucha masa se convierten más rápidamente en gigantes rojas, mientras que las estrellas con menos masa permanecerán como una estrella de secuencia esencial por mucho tiempo, sin cambiar mucho en su luminosidad.

Estrellas azules en las Pléyades. Estas estrellas producen más radiación UV que las estrellas rojas. Crédito: DSS y LTImage

Para ver como afecta la habitabilidad esta evolución a largo plazo de una estrella, veamos el sol. Cuando el sol era joven, era menos brillante, de modo que la zona habitable se encontraba más cercana al sol. A medida que el sol ha ido envejeciendo, hasta llegar a hoy día a casi 5 mil millones de años, la zona habitable se ha movida lentamente hacia el exterior. En algún punto entre 6 y 7 mil millones de años de edad, la Tierra ya no se encontrará en la zona habitable. Estaremos antes de la zona habitable, porque el sol habrá aumentado en luminosidad. En ese punto, los océanos se evaporarán hacia el espacio y no querremos vivir más aquí.

Entre los 7 y 8 mil millones de años, sin embargo, Marte entrará dentro de la zona habitable exterior. Esto no quiere decir que simplemente podemos movernos de la Tierra a Marte, porque existe un lapso de mil millones de años en que nada será habitable.

Marte se encontrará en la zona habitable durante 2 mil millones de años, hasta que el sol se convierta en una estrella roja gigante. En ese punto, ningún lugar dentro del sistema solar será habitable. El sol permanece otros mil millones de años como una estrella roja gigante antes de comenzar a perder su envoltura exterior y convertirse en una nebulosa planetaria.

Desde el momento en que las estrellas de mayor masa evolucionan más rápidamente que las de masa menor, entonces, si queremos que nuestros objetivos hayan sido habitables por 2 mil millones de años o más, no queremos estrellas que sean de tanta masa que evolucionen directo hacia estrellas rojas gigantes en menos de 2 mil millones de años. De modo que las estrellas con masa mayor a aproximadamente una masa y media solar no son buenos objetivos para TPF. Esto limita realmente el rango de masa para esta misión.

El Buscador de Planetas Terrestres (Terestrial Planet Finder) investigará buscando planetas del tipo de la Tierra en órbita de las 250 estrellas más cercanas. Crédito: NASA

Relacionado con esto existe el concepto de variación a corto plazo. El sol es variable por días, décadas y milenios, adicional a su tendencia a largo plazo a través de miles de millones de años. Esos períodos más cortos, o ciclos variables, parecen no tener mucho impacto biológico. El sol es excepcionalmente estable, pero para otras estrellas con límites de variabilidad de 10 o hasta 30 veces más que el sol, no creo que vaya realmente a representar mucha diferencia para la biología.

La abundancia de metales es una preocupación. Hemos visto esto, al menos para los planetas gigantes en órbitas de períodos muy cortos, que la posibilidad de que se encuentre presente un planeta, va en función de la abundancia de metales de la estrella – el contenido de los metales pesados de la propia estrella. Desde el momento en que las estrellas y los planetas se forman del mismo material original, esto tiene sentido. La Tierra está formada con elementos pesados – por ejemplo, el hierro – así que una estrella que tengo cero abundancia de metales probablemente no será un buen objetivo.

Así que después de aplicar todos estos cortes, terminamos con alrededor de 500 estrellas interesantes desde el punto de vista científico dentro de una distancia de 30 pársecs. Podríamos ir más lejos si quisiéramos encontrar más estrellas, pero creo que 500 es suficiente.