Ilustración artística de un sistema planetario estelar. El viento estelar alrededor de la estrella y el efecto en la atmósfera del planeta son visibles. - AIP/ K. RIEBE/ J. FOHLMEISTER
MADRID, 3 Ago. (EUROPA PRESS) -
Científicos del Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam (AIP) han dirigido la primera caracterización sistemática de las propiedades de vientos estelares en una muestra de estrellas frías.
Empleando simulaciones numéricas de última generación, descubrieron que las estrellas con campos magnéticos más fuertes producen vientos más poderosos. Estos vientos crean condiciones desfavorables para la supervivencia de las atmósferas planetarias, afectando así la posible habitabilidad de estos sistemas.
El sol se encuentra entre las estrellas más abundantes del universo conocidas como "estrellas frías". Estas estrellas se dividen en cuatro categorías (tipo F, G, K y M) que difieren en tamaño, temperatura y brillo. El sol es una estrella bastante promedio y pertenece a la categoría G. Las estrellas más brillantes y más grandes que el sol están en la categoría F, mientras que las estrellas K son un poco más pequeñas y más frías que el sol. Las estrellas más pequeñas y débiles son las estrellas M, también conocidas como "enanas rojas" debido al color en el que emiten la mayor parte de su luz.
Las observaciones satelitales han revelado que, además de la luz, el sol emite una corriente persistente de partículas conocida como viento solar. Estos vientos viajan a través del espacio interplanetario e interactúan con los planetas del sistema solar, incluida la Tierra. El hermoso despliegue de auroras cerca de los polos norte y sur es, de hecho, producido por esta interacción. Sin embargo, estos vientos también podrían ser dañinos, ya que pueden erosionar una atmósfera planetaria estable, como fue el caso de Marte.
Si bien se sabe mucho sobre el viento solar, gracias en parte a misiones como Solar Orbiter, no ocurre lo mismo con otras estrellas frías. El problema es que no podemos ver estos vientos estelares directamente, lo que nos limita al estudio de su influencia en el gas delgado que llena la cavidad entre las estrellas de la galaxia. Sin embargo, este enfoque tiene varias limitaciones y solo es aplicable a unas pocas estrellas. Esto motiva el uso de simulaciones y modelos informáticos para predecir las diversas propiedades de los vientos estelares sin necesidad de que los astrónomos los observen.
En este contexto se ha realizado el primer estudio sistemático de las propiedades del viento estelar esperadas para las estrellas F, G, K y M.
Para ello, los investigadores utilizaron simulaciones numéricas empleando uno de los modelos más sofisticados actualmente disponibles, impulsado por la distribución del campo magnético a gran escala observada de 21 estrellas bien observadas. Las simulaciones se llevaron a cabo en las instalaciones de supercomputación de la AIP y el Leibniz Rechenzentrum (LRZ). Los hallazgos se publican en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
El equipo examinó cómo las propiedades de las estrellas, como la gravedad, la fuerza del campo magnético y el período de rotación, afectan las características del viento en términos de velocidad o densidad. Los resultados incluyen una caracterización completa de las propiedades del viento estelar a través de los tipos espectrales que, entre otros resultados, indican la necesidad de revisar las suposiciones previas sobre las velocidades del viento estelar al estimar las tasas de pérdida de masa asociadas a partir de las observaciones. Además, las simulaciones permiten predecir el tamaño esperado de la superficie de Alfvén, el límite entre la corona de la estrella y su viento estelar.
Esta información es fundamental para determinar si un sistema planetario puede o no estar sujeto a fuertes interacciones magnéticas estrella-planeta, que pueden ocurrir cuando la órbita planetaria entra o está completamente incrustada en la superficie de Alfvén de su estrella anfitriona.
Sus hallazgos muestran que las estrellas con campos magnéticos más grandes que el del sol tienen vientos más rápidos. En algunos casos, las velocidades del viento estelar pueden ser hasta cinco veces más rápidas que la velocidad promedio del viento solar, que suele ser de 450 km/s. La investigación obtuvo una evaluación de cómo de fuertes son los vientos de estas estrellas en las llamadas "zonas habitables", definidas como las distancias orbitales a las que los exoplanetas rocosos podrían sostener agua líquida en la superficie, siempre que la presión atmosférica sea similar a la de la Tierra.
Encontraron condiciones más suaves alrededor de las estrellas de tipo F y G, comparables a las que experimenta la Tierra alrededor del sol de tipo G, y entornos de viento cada vez más duros para las estrellas de tipo K y M. Tales vientos estelares intensos afectan fuertemente cualquier atmósfera potencial que pueda tener el planeta.
Este fenómeno está bien documentado en la física solar entre los planetas rocosos y el sol, pero no en el caso de los sistemas exoplanetarios. Esto requiere estimaciones del viento estelar para evaluar procesos similares a los que vemos entre los vientos solares y las atmósferas planetarias. La información sobre el viento estelar se desconocía previamente para las estrellas de secuencia principal F a M, lo que hace que este estudio sea importante en el contexto de la habitabilidad.
El trabajo presentado en este trabajose realizó para 21 estrellas, pero los resultados son lo suficientemente generales como para aplicarse a otras secuencias principales, según los autores.
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