El Modelado De Nubes Duplica La Estimación De Planetas Habitables Que Orbitan Alrededor De Enanas Rojas En La Vía Láctea

Nuevos hallazgos muestran que los planetas que orbitan estrellas enanas rojas tienen más probabilidades de ser habitables de lo que se creía

Un planeta con nubes y agua superficial orbita una estrella enana roja en la concepción de este artista del sistema estelar Gliese 581. Nuevos hallazgos de la Universidad de Chicago y la Universidad Northwestern muestran que los planetas que orbitan alrededor de estrellas enanas rojas tienen más probabilidades de ser habitables de lo que se creía. Ilustración de Lynette Cook.

Investigadores del Universidad de Chicago y Northwestern University han publicado un nuevo estudio que utilizó simulaciones por computadora del comportamiento de las nubes para ayudar a sugerir que los planetas que orbitan alrededor de las enanas rojas tienen más probabilidades de ser habitables de lo que se creía anteriormente, aumentando el número de planetas habitables que orbitan alrededor de las enanas rojas en el Vía láctea posiblemente a 60 mil millones.

Un nuevo estudio que calcula la influencia del comportamiento de las nubes en el clima duplica la cantidad de planetas potencialmente habitables que orbitan alrededor de enanas rojas, el tipo de estrellas más común en el universo. Este hallazgo significa que solo en la galaxia de la Vía Láctea, 60 mil millones de planetas pueden estar orbitando estrellas enanas rojas en la zona habitable.

Investigadores de la Universidad de Chicago y la Universidad Northwestern basaron su estudio, que aparece en Astrophysical Journal Letters, en rigurosas simulaciones por computadora del comportamiento de las nubes en planetas alienígenas. Este comportamiento de las nubes expandió dramáticamente la zona habitable estimada de las enanas rojas, que son mucho más pequeñas y débiles que estrellas como el sol.

Datos actuales de NASA La misión Kepler, un observatorio espacial que busca planetas similares a la Tierra que orbitan otras estrellas, sugiere que hay aproximadamente un planeta del tamaño de la Tierra en la zona habitable de cada enana roja. El estudio UChicago-Northwestern casi duplica esa estimación. También sugiere nuevas formas para que los astrónomos prueben si los planetas que orbitan alrededor de las enanas rojas tienen cobertura de nubes.

“La mayoría de los planetas de la Vía Láctea orbitan enanas rojas”, dijo Nicolas Cowan, un becario postdoctoral en el Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica de Northwestern. “Un termostato que hace que estos planetas sean más clementes significa que no tenemos que buscar tan lejos para encontrar un planeta habitable”.

Cowan se une a Dorian Abbot y Jun Yang de UChicago como coautores del estudio. Los eruditos también proporcionan a los astrónomos un medio para verificar sus conclusiones con el Telescopio espacial James Webb , cuyo lanzamiento está previsto para 2018.

La zona habitable se refiere al espacio alrededor de una estrella donde los planetas en órbita pueden mantener agua líquida en su superficie. La fórmula para calcular esa zona se ha mantenido prácticamente igual durante décadas. Pero ese enfoque ignora en gran medida las nubes, que ejercen una gran influencia climática.

Estudio sugiere una zona habitable más grande con 60 mil millones de planetas que podrían sostener la vida

Esta ilustración muestra la cobertura de nubes simulada (blanco) en un planeta bloqueado por la marea (azul) que estaría orbitando una estrella enana roja. Los científicos planetarios de UChicago y Northwestern están aplicando simulaciones climáticas globales a problemas de astronomía. Ilustración de Jun Yang.

“Las nubes causan calentamiento y enfriamiento en la Tierra”, dijo Abbot, profesor asistente de ciencias geofísicas. “Reflejan la luz del sol para enfriar las cosas y absorben la radiación infrarroja de la superficie para producir un efecto invernadero. Eso es parte de lo que mantiene al planeta lo suficientemente caliente como para sustentar la vida “.

Un planeta que orbita alrededor de una estrella como el sol tendría que completar una órbita aproximadamente una vez al año para estar lo suficientemente lejos como para mantener el agua en su superficie. “Si está orbitando alrededor de una estrella enana o de baja masa, debe orbitar aproximadamente una vez al mes, una vez cada dos meses para recibir la misma cantidad de luz solar que recibimos del sol”, dijo Cowan.

Planetas en órbita estrecha

Los planetas en una órbita tan estrecha eventualmente se bloquearían por mareas con su sol. Siempre mantendrían el mismo lado mirando al sol, como lo hace la luna hacia la Tierra. Los cálculos del equipo UChicago-Northwestern indican que el lado del planeta que mira hacia las estrellas experimentaría una convección vigorosa y nubes altamente reflectantes en un punto que los astrónomos denominan región subestelar. En ese lugar, el sol siempre se sienta directamente sobre nuestras cabezas, al mediodía.

Los cálculos globales tridimensionales del equipo determinaron, por primera vez, el efecto de las nubes de agua en el borde interior de la zona habitable. Las simulaciones son similares a las simulaciones climáticas globales que los científicos usan para predecir el clima de la Tierra. Estos requirieron varios meses de procesamiento, ejecutándose principalmente en un grupo de 216 computadoras en red en UChicago. Intentos anteriores de simular el borde interior de exoplaneta las zonas habitables eran unidimensionales. En su mayoría, descuidaron las nubes, centrándose en cambio en trazar cómo la temperatura disminuye con la altitud.

“No hay forma de que puedas hacer las nubes correctamente en una dimensión”, dijo Cowan. “Pero en un modelo tridimensional, en realidad estás simulando la forma en que se mueve el aire y la forma en que la humedad se mueve a través de toda la atmósfera del planeta”.

Estas nuevas simulaciones muestran que si hay agua superficial en el planeta, se forman nubes de agua. Las simulaciones muestran además que el comportamiento de las nubes tiene un efecto de enfriamiento significativo en la parte interior de la zona habitable, lo que permite a los planetas mantener el agua en sus superficies mucho más cerca de su sol.

Los astrónomos que observen con el telescopio James Webb podrán probar la validez de estos hallazgos midiendo la temperatura del planeta en diferentes puntos de su órbita. Si un exoplaneta bloqueado por mareas carece de una cobertura de nubes significativa, los astrónomos medirán las temperaturas más altas cuando el lado diurno del exoplaneta esté frente al telescopio, lo que ocurre cuando el planeta está en el lado opuesto de su estrella. Una vez que el planeta regrese para mostrar su lado oscuro al telescopio, las temperaturas alcanzarán su punto más bajo.

Pero si las nubes altamente reflectantes dominan el lado diurno del exoplaneta, bloquearán una gran cantidad de radiación infrarroja de la superficie, dijo Yang, un científico postdoctoral en ciencias geofísicas. En esa situación, “medirías las temperaturas más frías cuando el planeta está en el lado opuesto, y medirías las temperaturas más cálidas cuando miras el lado nocturno, porque en realidad estás mirando la superficie en lugar de estas nubes altas”. ”Dijo Yang.

Los satélites de observación de la Tierra han documentado este efecto. “Si miras a Brasil o Indonesia con un telescopio infrarrojo desde el espacio, puede parecer frío, y eso es porque estás viendo la cubierta de nubes”, dijo Cowan. “La plataforma de nubes está a gran altura y hace mucho frío allí”.

Si el telescopio James Webb detecta esta señal de un exoplaneta, señaló Abbot, “es casi definitivamente de las nubes, y es una confirmación de que tienes agua líquida en la superficie”.

Publicación: Jun Yang, et al., “La estabilización de la retroalimentación de las nubes expande dramáticamente la zona habitable de los planetas bloqueados por mareas”, 2013, ApJ, 771, L45; doi: 10.1088 / 2041-8205 / 771/2 / L45

Imagen: Lynette Cook; Jun Yang

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