Resumen: ¿Qué estrella se parece más a nuestro Sol? Esta fascinante pregunta ofrece la posibilidad de probar la hipótesis acerca de los lugares que ofrecen buenas posibilidades para tener un planeta habitable del tipo de la Tierra. El mejor encontrado hasta el momento bien podría ser la 37ava estrella más al occidente en la constelación de Géminis, denominada Gem 37. Maggie Turnbull de la Universidad de Arizona nos explica como comenzar a escoger buenos planetas. |





Por el personal de Astrobiology Magazine

La treinta y sieteava estrella más al oeste en la constelación de Géminis, es una estrella amarillo-naranja como nuestro propio Sol. La estrella se denomina 37 Geminorum, pero para la astrofísica Margaret Turnbull, la estrella es especial porque ofrece una oportunidad de estudio al considerar que podría ser cualificada como un buen candidato para contener planetas habitables.

Al preparar su lista de estrellas que podrían tener planetas con agua líquida y oxígeno, tiene que excluir aquellos soles que son extremos: ya sea demasiado jóvenes o demasiado viejos, que tienen una rotación muy rápida o que son lo suficientemente variables en su brillo que causen un caos climático sobre cualquier mundo cercano.

A una distancia de 56.3 años luz, la estrella Gem 37 aún tiene que mostrar señales reveladoras de que tiene ese tipo de planetas, o cualquier tipo de ellos – pero los futuros telescopios Europeos y de la NASA están buscando tales estrellas como objetivo similares a Gem 37 ya que podrían compartir algunas de las mismas propiedades que hicieron habitable nuestro sistema solar. Se han encontrado más de 100 planetas extrasolares hasta el momento utilizando telescopios establecidos en tierra y los estimados de este tipo de planetas en nuestra galaxia pueden totalizar miles de millones de mundos candidatos.

La 37ava estrella más al oeste en la Constelación de Géminis – llamada Gem-37, brillando al oeste de Mebsuta (Epsilon Geminorum), noreste de Mu (Teja) y Eta (Propus)Geminorum, noroeste de Zeta ( Mekbuta) y Delta (Wasat) Geminorum, y este del cúmulo M35. Imagen Crédito: NStar

Trabajando en la Universidad de Arizona en Tucson, se le solicitó a Maggie Turnbull que hiciese una lista de treinta estrellas candidato que se asemejasen lo más posible a tener soles que pudieran auspiciar condiciones de apoyo para el florecimiento de la vida. El comienzo de su búsqueda entre las estrellas a menos de cien años luz le proporcionó unas 2,350 estrellas para ser consideradas más adelante.

Turnbull presentó recientemente sus resultados a un grupo de científicos del proyecto del telescopio-espacial buscador de planetas terrestres de la NASA Terrestrial Planet Finder (TPF), el cual buscará planetas habitables utilizando la luz visible con la “firma” de agua y/o oxígeno de un planeta tipo Tierra. Después del lanzamiento del TPF programado para alrededor del año 2013, le seguirá el proyecto europeo Darwin que involucra a seis telescopios espaciales.

La lista estelar fue pulida a partir de una lista aún mayor (17,129 estrellas en un rango de 450 años luz o 140 pársecs), la cual había sido publicada por Turnbull y la asesora Jill Tarter del Instituto SETI y publicada en la Revista de Astrofísica. La lista se convirtió en el Catálogo de Sistemas Estelares Cercanos Habitables o (HabCat ) por sus siglas en inglés. Su artículo publicado en Agosto, titulado “Selección de Objetivos para SETI: I. Un Catálogo de Sistemas Estelares Cercanos Habitables”, expandía las listas candidato por casi un factor de diez, una-orden-en-magnitud.

Para apoyar una forma de vida compleja, una estrella candidato debe de tener el color correcto, brillo y edad. Si es una estrella de mediana edad como la nuestra, habrá quemado suficientes elementos ligeros fusionables para producir metales más pesados como el hierro, pero no será tan vieja que vaya a colapsarse ni tan joven que la vida solo sea una posibilidad futura muy remota. Basados en los fragmentos de lo que conocemos en como apareció la vida más compleja en la Tierra, la investigación de Turnbull busca encontrar la estrella “ideal”.

¿Porqué 37 Gem?
37 Geminorum se encuentra en la parte noroeste de la constelación Geminis , nombrada por los Gemelos. Para los astrónomos aficionados con un buen telescopio en su patio trasero, 37 Gem es visible. En la mitología Griega, los gemelos (Castor y Pólux) navegaron con Jasón en la búsqueda del vellocino de oro; durante una tormenta, los gemelos ayudaron a salvar su nave ARGOS de que se hundiera y de esta manera la constelación se convirtió en algo valioso para los navegantes.

La mayoría de estrellas como Gem 37 están agrupadas en un número más pequeño de categorías espectrales, basadas en el color de luz que emiten. Denominado el Catálogo Henry Draper, este compendio de estrellas enlista clases espectrales en siete grandes categorías, desde las más calientes a las más frías. Estos tipos están designados, en orden de temperatura decreciente por las letras O, B, A, F, G, K y M. La nomenclatura está basada en ideas largo tiempo obsoletas acerca de la evolución estelar, pero la terminología aún permanece. Nuestro sol, clasificado en una escala más fina como una enana ‘G2V’ típica, tiene aproximadamente 4,500 millones de años de antigüedad. La candidata, 37 Gem, es similar en edad promedio aunque ligeramente mayor en antigüedad, unos 5,500 millones de años.

El espectro de las estrellas tipo G como la nuestra (y Gem 37) está dominado por ciertos elementos químicos, como se señaliza por sus líneas espectrales características (o emisiones). Los elementos de mayor interés actual son metales, particularmente para las señales ricas en calcio, sodio, magnesio y titanio. En términos astronómicos, comparado con la clasificación de nuestro Sol como una enana típica G2V, 37 Gem tiene una temperatura de superficie ligeramente más caliente. Por lo tanto el principal objetivo de Turnbull – 37 Gem – se cataloga como una enana G0V – dando a entender que también es una estrella enana de secuencia amarilla-anaranjada. Como las estrellas G se caracterizan por la presencia de estas líneas metálicas y un espectro débil en hidrógeno, comparten una edad común, masa y luminosidad.

Por otro lado, 37 Gem está cerca de ser nuestro propio gemelo solar: 1.1 veces la masa de nuestro Sol, 1.03 veces su diámetro y 1.25 veces su luminosidad.

Reseña biográfica: Margaret Turnbull La carrera de Margaret Turnbull ha incluido la construcción, puesta a punto, prueba y reparación de detectores y sistemas de lectura en el dispositivo detector de Muones y Neutrinos en la Antártica. En la Universidad de Wisconsin en física espacial, estuvo involucrada en la preparación de un detector para el experimento del lanzamiento suborbital de un Calorímetro Cuántico de Rayos X. En el Observatorio Lowell en Arizona, participó en el examen de parámetros orbitales del cinturón principal y de asteroides que cruzan por la Tierra y tendencias de efemérides inciertas en relación a esos parámetros orbitales. Ha modelado imágenes de alta resolución de protoestrellas en la nube oscura de Tauro-Auriga del Telescopio Espacial Hubble en Monte Carlo en el Observatorio Astrofísico Harvard-Smithsonian. En el tema de radio emisiones, ha analizado la emisión de 21 cm a gran-escala de las galaxias Seyfert reflejadas por el Very Large Array, y ha conducido una investigación sobre distorsiones obvias causadas por galaxias acompañantes no observadas.

Las luminosidades son “quizá la información más importante”, dijo Turnbull a Astrobiology Magazine, 'las usamos para determinar la habitabilidad de las estrellas cercanas” para vida compleja, ya que la luminosidad indica en que fase de vida se encuentra la estrella y eso a su vez nos indica por cuanto tiempo permanecerá estable

Astrobiology Magazine tuvo la oportunidad de hablar con Maggie Turnbull en el Steward Observatory en Tucson acerca de cómo seleccionar los candidatos estelares para habitabilidad.

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Astrobiology Magazine (AM): Su estudio reciente comenzó buscando a cien años luz de distancia de nuestro Sol y todas las estrellas dentro de ese radio, ¿correcto? ¿Fue esa la esfera visual para comenzar la búsqueda?

Margaret Turnbull (MT): Existen alrededor de 2,350 estrellas Hipparcos dentro de 30 pársecs (90 años luz), la distancia máxima para la misión Terrestrial Planet Finder (TPF). Existen unas 5,000 estrellas totales dentro de esa distancia, pero solo estamos buscando a estrellas Hipparcos así que mi lista es de 2,350 estrellas.

AM: ¿Se ha usted agenciado alguna vez de un pequeño telescopio para ver a Gem37?

MT: Ciertamente debería ser visible con un telescopio casero, pero no, ¡no lo he visto con mis propios ojos! Por la fotometría (medición de su brillo) y la espectroscopia (medición de su composición) es como lo he visto, me siento que lo “conozco” sin haberlo visto realmente.

Sin embargo, existen más observaciones que tienen que realizarse de 37 Gem. Por ejemplo, necesitamos realizar imágenes de alta resolución de infrarrojos de esta estrella antes de que podamos decir que debería ser un blanco – si descubrimos que existen muchos restos flotando alrededor, tendremos que descartarlo.

AM: ¿Era la estrella 37 Gem, muy diferente de la número dos en la lista de los mejores treinta candidatos?

MT: Realmente, las “mejores” estrellas son muy similares unas con otras y en realidad no tiene mucho sentido tratar de darles un rango. Lo que sucede es que 37 Gem es una de las más cercanas que también satisface el criterio de ingeniería, así que esta vez parece como una Buena candidato por la búsqueda por el TPF.

AM: ¿Sólo por curiosidad, cual era oficialmente la estrella número dos en el rango?

MT: Cuando solo vas a ver a treinta estrellas, será mejor que todas sean “la número uno”. O sea, cada estrella que observamos tiene que ser de interés primario para la misión, ya que no tenemos tiempo que perder. Aún estamos en el proceso de definir más precisamente el objetivo primario de la misión.

Si el objetivo es mirar dentro de un rango de tipos de espectro, entonces las principales estrellas pueden incluir estrellas K ó M, pero si la meta es ver a las 30 más similares a nuestro Sol, entonces las estrellas como 18 Sco (un gemelo solar a 14 pársecs en la constelación de escorpión), beta CVn (“el perro de caza”), o 51 Peg ('Pegaso', el caballo volador) podrían terminar siendo nuestras mejores apuestas.

AM: ¿Existen uno o dos datos que falten que podrían ayudar en la calificación honesta de las mejores candidatos?

MT: En estos momentos, la pieza faltante es la imagen de infrarrojos de alta resolución que definitivamente si necesitamos. Necesitamos saber si estas estrellas tiene discos con escombros lo que haría difícil la detección de planetas orbitando allí.

El Sol tiene una cantidad sustancial de polvo zodiacal porque Júpiter se encuentra constantemente removiendo el cinturón de asteroides y a medida que los asteroides chocan agregan polvo al Sistema Solar.

Un nivel similar de polvo alrededor de otras estrellas podría no arruinar nuestra oportunidad de ver planetas, pero ciertamente quisiéramos mantener eso al mínimo.

La constelación, Géminis. Los gemelos, es la constelación más al norte de las constelaciones zodiacales y entre las más brillantes. Sus características más importantes son dos estrellas brillantes, Castor y Pólux; también tiene un cúmulo de estrellas visible a la vista en una noche clara y sin luna. Los astrónomos del antiguo Egipto simbolizaban a esta constelación con un par de cabritos; los Árabes por pavo reales y los Griegos por unos gemelos. Es también la base del signo zodiacal de Géminis. Crédito Imagen: David Haworth

AM: ¿Cuáles son sus planes futuros para la lista estelar en apoyo de las misiones Terrestrial Planet Finder y Darwin?

MT: Aún no he presentado mi lista ‘final’ al grupo de trabajo de TPF en Nov 18 y 19 en el US Naval Observatorio, durante la junta con otros que están preparando sus propias listas.

He presentado mi metodología al grupo, pero ahora nos reuniremos con los ingenieros quienes nos explicarán las restricciones del instrumento y tendremos que refinar más la lista para ajustarnos a su criterio.

Su criterio incluirá cosas como: no puede tener una estrella compañera dentro de varios arcos de Segundo aún si la compañera no es una preocupación para la estabilidad del planeta, porque la luz adicional contaminaría el campo visual; no podemos mirar a estrellas más débiles de una 6a magnitud; solo podemos ver a estrellas por lo menos ~60 grados de distancia del Sol durante todo el año, etc.

AM: Usted publicó su primer catálogo de estrellas habitables en Agosto de este año y hay una segunda parte a esa clasificación. ¿Cuáles son los planes para la Parte II del HabCat?

Allen Telescope Array (ATA)

MT: Jill Tarter y yo hemos sometido un segundo listado a SETI que aparecerá en los suplementos de la revista de Astrofísica en Diciembre. Este papel presenta un viejo listado de cúmulos abiertos con alta metalicidad (con alto contenido metálico), las 100 estrellas más cercanas independientemente del tipo estelar y alrededor de 250,000 secuencias de estrellas principales del Catálogo Tycho, todas las cuales serán observadas por el Allen Telescope Array (ATA) en cualquier momento en que una estrella HabCat no se encuentre disponible para ser observada.

El rayo primario del ATA irá dirigido por radio astrónomos y ellos harán mapas de alta resolución de sus propios objetivos, mientras que a la vez estaremos observando estrellas HabCat (o sea estrellas de nuestras listas en el papel 2) para SETI.

AM: Para terminar, ¿Están las misiones Kepler y TPF, planeando la manera de intensificar algo que les permita detectar más planetas del tipo Tierra, no solo gigantes gaseosos, para un cierto tipo de estrella en sus investigaciones?

MT: Si. Kepler nos dará una indicación de lo comunes que pueden ser los planetas terrestres observando “tránsitos” en miles de estrellas del tipo Sol – eventos en los cuales el planeta pasa realmente por enfrente de su estrella y bloquea temporalmente un poco de la luz de dicha estrella.

Concepto artístico del sistema estelar, HD70642. Crédito: John Rowe animation

La Terrestrial Planet Finder hará un seguimiento de esto tomando imágenes de planetas orbitando las estrellas más cercanas y diciéndonos si estos planetas tienen atmósfera por medio del espectro.

Podemos buscar agua, oxígeno y bióxido de carbono y si tenemos suerte hasta podríamos ver algunas indicaciones directas de vida en forma de una firma de vegetación o un fuerte desequilibrio atmosférico, como es la presencia simultánea de oxígeno y metano (debidas a una presencia simultánea de plantas y bacterias metano génicas en la Tierra).

Después qué

Cualquier misión para detectar y caracterizar espectroscópicamente a planetas terrestres alrededor de otras estrellas debe diseñarse de forma que pueda detectar diversos tipos de planetas terrestres con un resultado útil. Tales misiones se encuentran actualmente bajo estudio – la Terrestrial Planet Finder (TPF), por la NASA, y Darwin por ESA, la Agencia Espacial Europea. La meta principal de TPF/Darwin es la de proporcionar datos a biólogos y químicos atmosféricos.

El concepto de TPF/Darwin se basa en la suposición de que se pueden examinar para habitabilidad planetas extrasolares mediante espectrografía. Para que esta suposición sea válida, debemos responder a las siguientes preguntas: ¿Qué hace a un planeta habitable y cómo puede estudiarse remotamente? ¿Cuáles son los efectos diversos que puede ejercer la biota sobre el espectro de atmósferas planetarias? ¿Qué falsos positivos podemos esperar? ¿Cuáles deberán ser las historias de evolución de las atmósferas? Y especialmente, ¿Qué son indicadores fuertes de vida?

TPF/Darwin deben investigar estrellas cercanas buscando sistemas planetarios que tengan planetas del tamaño de la Tierra en sus zonas habitables (planetas “tipo-Tierra”). Por medio de espectroscopia, TPF/Darwin deberán determinar si estos planetas tienen atmósferas y establecer si son habitables.

La misión Kepler también está programada para ser lanzada en órbita solar en Octubre del 2006. Se tiene la intención de que Kepler sea una misión para determinar la frecuencia de planetas interiores cerca de la zona habitable de un amplio rango de estrellas. Kepler observará simultáneamente a 100,000 estrellas en nuestra “vecindad” galáctica, buscando planetas del tamaño de la Tierra o mayores dentro de la “zona habitable” alrededor de otra estrella – la zona ni-muy-caliente-ni-muy-fría donde pueda existir agua líquida en ese planeta.

Para subrayar la dificultad de detectar a planetas del tamaño de la Tierra orbitando en una estrella lejana, el principal investigador de Kepler, William Borucki de Ames de la NASA comenta que se requerirían 10,000 Tierras para cubrir el disco del Sol. Una estimación de la NASA dice que Kepler debería descubrir 50 planetas terrestres si la mayoría de los que se encuentren son alrededor del tamaño de la Tierra, 185 planetas si la mayoría son un 30 por ciento mayores que la Tierra y 640 si la mayoría son 2.2 veces el tamaño de la Tierra. Adicionalmente, se espera que Kepler encuentre casi 900 planetas gigantes cercanos a sus estrellas y alrededor de 30 gigantes orbitando a distancias como Júpiter de sus estrellas madre.

Debido a que la mayoría de los planetas gaseosos gigantes encontrados hasta ahora orbitan mucho más cerca de sus estrellas de lo que lo hace Júpiter, Borucki cree que durante los cuatro a seis años de la misión, Kepler encontrará una gran producción de planetas muy cercanos a sus estrellas. Si esto demuestra ser cierto, dice, “Esperamos encontrar miles de planetas”.

Utilizando los métodos actuales, los astrónomos encontrarían muy difícil el detectar un planeta del tamaño de la Tierra alrededor de la estrella 37 Gem. Los últimos análisis, sin embargo, han descartado algunas opciones. Por ejemplo, un planeta gigante como nuestro propio Júpiter o Saturno no está en órbita alrededor de 37 Gem. Estos estudios han sugerido que los planetas gigantes de una décima parte de 10 veces la masa de Júpiter no existe cerca de 37 Gem (dentro de 0.1 de nuestras unidades astronómicas, o una distancia tierra-sol, AUs, ver también Cummings et al, 1999 ). Debido a los retos de encontrar planetas tenues cerca de estrellas mucho más brillantes, casi todos los planetas extrasolares encontrados hasta el momento son parecidos a nuestro Júpiter – masivos, probablemente gaseosos y poco probables de albergar condiciones para la vida debido a la proximidad con su estrella principal.

Pero las condiciones alrededor de 37 Gem podrían propiciar planetas internos más pequeños como Venus o la Tierra. Nadie lo sabe. Sólo las investigaciones futuras tendrán la instrumentación capaz de encontrar tales planetas similares a la Tierra.

Modelos de estrellas como 37 Gem, sí propician la posible existencia de al menos una órbita estable para un planeta como la Tierra (con agua líquida) centrado alrededor de una distancia tierra-sol (1.12 AU). Tal probable planeta orbitaría entre las distancias de Tierra y Marte dentro de nuestro Sistema Solar. Este planeta no descubierto, si puede llegar a detectarse en los estudios, tendría un año que duraría más de 450 días o un período orbital de alrededor de 1.3 años-Tierra.

Desde que a la vida generadora de oxígeno en la Tierra, le tomó alrededor de 2 mil millones de años para establecerse, las estrellas más jóvenes que esto, muy probablemente no habrían tenido suficiente tiempo para desarrollar vida que condujera a formas más complejas. Dados los miles de millones de años que se requirieron para la evolución de la vida en la Tierra, los científicos podrían cuestionarse si la vida podría tener una oportunidad en un sistema solar de pocos años. Las estrellas calientes de mayor masa siempre han sido consideradas como menos probables de albergar vida pero no porque fueran demasiado calientes. Los planetas podrían gozar de climas templados, simplemente estando más alejados de lo que lo está la Tierra del Sol y orbitar más lejos de su propio sol. El principal problema de habitabilidad es el tiempo, no la temperatura. Las estrellas más calientes tienden a quemarse más rápido – quizá demasiado para el desarrollo de vida ahí.