Una nueva investigación dirigida por la NASA proporciona una mirada más cercana a una estrella cercana que se cree que se parece a nuestro joven Sol. El trabajo permite a los científicos comprender mejor cómo pudo haber sido nuestro Sol cuando era joven y cómo pudo haber dado forma a la atmósfera denuestro planeta y el desarrollo de la vida en la Tierra.
Muchas personas sueñan con encontrarse con una versión más joven de sí mismos para intercambiar consejos, identificar los orígenes de sus rasgos definitorios y compartir esperanzas para el futuro. Con 4.650 millones de años, nuestro Sol es una estrella de mediana edad. Los científicos a menudo soncurioso por saber exactamente qué propiedades permitieron a nuestro Sol, en sus años más jóvenes, sustentar la vida en la Tierra cercana.
Sin una máquina del tiempo para transportar a los científicos a miles de millones de años atrás, rastrear la actividad inicial de nuestra estrella puede parecer una hazaña imposible. Afortunadamente, en la galaxia de la Vía Láctea, el segmento brillante y en espiral del universo donde se encuentra nuestro sistema solar,Hay más de 100 mil millones de estrellas. Una de cada diez comparte características con nuestro Sol, y muchas se encuentran en las primeras etapas de desarrollo.
"Imagínese que quiero reproducir una foto de bebé de un adulto cuando tenía uno o dos años, y todas sus fotos se borraron o se perdieron. Vería una foto de ellos ahora y las fotos de sus parientes cercanos dealrededor de esa edad y, a partir de ahí, reconstruir las fotos de sus bebés ", dijo Vladimir Airapetian, astrofísico principal de la División de Heliofísica del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y primer autor del nuevo estudio." Ese es el tipo de proceso que usamosestamos siguiendo aquí, observando las características de una estrella joven similar a la nuestra, para comprender mejor cómo era nuestra propia estrella en su juventud y qué le permitió fomentar la vida en uno de sus planetas cercanos ".
Kappa 1 Ceti es uno de esos análogos solares. La estrella se encuentra a unos 30 años luz de distancia en términos espaciales, es como un vecino que vive en la calle contigua y se estima que tiene entre 600 y 750 millones de años., aproximadamente a la misma edad que tenía nuestro Sol cuando se desarrolló la vida en la Tierra. También tiene una masa y una temperatura superficial similares a las de nuestro Sol, dijo el segundo autor del estudio, Meng Jin, heliofísico del Instituto SETI y del Laboratorio de Astrofísica y Solar Lockheed Martinen California. Todos esos factores hacen de Kappa 1 Ceti un "gemelo" de nuestro joven Sol en el momento en que surgió la vida en la Tierra, y un importante objetivo de estudio.
Airapetian, Jin y varios colegas han adaptado un modelo solar existente para predecir algunas de las características más importantes, aunque difíciles de medir, de Kappa 1 Ceti. El modelo se basa en la entrada de datos de una variedad de misiones espaciales, incluida la NASA / ESA HubbleSpace Telescope, el Satélite de reconocimiento de exoplanetas en tránsito de la NASA y las misiones NICER, y el XMM-Newton de la ESA. El equipo publicó su estudio hoy en El diario astrofísico.
Poder de las estrellas
Al igual que los niños pequeños humanos, las estrellas de los niños pequeños son conocidas por sus ráfagas de energía y actividad. Para las estrellas, una forma en que se libera esta energía reprimida es en forma de viento estelar.
Los vientos estelares, como las propias estrellas, están compuestos principalmente de un gas supercaliente conocido como plasma, creado cuando las partículas de un gas se han dividido en iones cargados positivamente y electrones cargados negativamente. El plasma más energético, con la ayuda de la energía magnética de una estrellacampo, puede dispararse desde la parte más externa y más caliente de la atmósfera de una estrella, la corona, en una erupción, o fluir de manera más constante hacia los planetas cercanos como viento estelar ". El viento estelar fluye continuamente desde una estrella hacia sus planetas cercanos,influyendo en los entornos de esos planetas ", dijo Jin.
Las estrellas más jóvenes tienden a generar vientos estelares más calientes y vigorosos y erupciones de plasma más poderosas que las estrellas más viejas. Tales explosiones pueden afectar la atmósfera y la química de los planetas cercanos, y posiblemente incluso catalizar el desarrollo de material orgánico, los componentes básicos devida - en esos planetas.
El viento estelar puede tener un impacto significativo en los planetas en cualquier etapa de la vida. Pero los vientos estelares fuertes y altamente densos de las estrellas jóvenes pueden comprimir los escudos magnéticos protectores de los planetas circundantes, haciéndolos aún más susceptibles a los efectos de las partículas cargadas..
Nuestro Sol es un ejemplo perfecto. En comparación con ahora, en su niñez, nuestro Sol probablemente giraba tres veces más rápido, tenía un campo magnético más fuerte y emitía radiación y partículas de alta energía más intensas. En estos días, para los espectadores afortunados,el impacto de estas partículas a veces es visible cerca de los polos del planeta como una aurora, o las luces del norte y del sur. Airapetian dice que hace 4 mil millones de años, considerando el impacto del viento de nuestro Sol en ese momento, estas tremendas luces probablemente eran visibles desde muchos más.lugares alrededor del mundo.
Ese alto nivel de actividad en el nacimiento de nuestro Sol puede haber hecho retroceder la magnetosfera protectora de la Tierra y haber proporcionado al planeta, no lo suficientemente cerca para ser incendiado como Venus, ni lo suficientemente distante como para ser descuidado como Marte, con la química atmosférica adecuada parala formación de moléculas biológicas.
Procesos similares podrían estar desarrollándose en sistemas estelares a través de nuestra galaxia y universo.
"Mi sueño es encontrar un exoplaneta rocoso en la etapa en la que se encontraba nuestro planeta hace más de 4 mil millones de años, siendo moldeado por su estrella joven y activa y casi listo para albergar vida", dijo Airapetian.fue como si la vida comenzara a desarrollarse en la Tierra nos ayudará a refinar nuestra búsqueda de estrellas con exoplanetas que eventualmente puedan albergar vida ".
Un gemelo solar
Aunque los análogos solares pueden ayudar a resolver uno de los desafíos de echar un vistazo al pasado del Sol, el tiempo no es el único factor que complica el estudio de nuestro joven Sol. También existe la distancia.
Tenemos instrumentos capaces de medir con precisión el viento estelar de nuestro propio Sol, llamado viento solar. Sin embargo, todavía no es posible observar directamente el viento estelar de otras estrellas de nuestra galaxia, como Kappa 1 Ceti, porque también lo sonlejos.
Cuando los científicos desean estudiar un evento o fenómeno que no pueden observar directamente, el modelado científico puede ayudar a llenar los vacíos. Los modelos son representaciones o predicciones de un objeto de estudio, construidas sobre datos científicos existentes. Mientras que los científicos han modelado previamente el estelarviento de esta estrella, dijo Airapetian, usaron suposiciones más simplificadas.
"Cada modelo necesita entrada para obtener salida", dijo Airapetian. "Para obtener una salida útil y precisa, la entrada debe ser datos sólidos, idealmente de múltiples fuentes a lo largo del tiempo. Tenemos todos esos datos de Kappa 1 Ceti, perorealmente lo sintetizó en este modelo predictivo para superar los estudios previos puramente observacionales de la estrella ".
Airapetian compara el modelo de su equipo con el informe de un médico. Para obtener una imagen completa de cómo le está yendo a un paciente, es probable que un médico hable con el paciente, recopile marcadores como la frecuencia cardíaca y la temperatura y, si es necesario, realice variospruebas, como un análisis de sangre o una ecografía. Es probable que formulen una evaluación precisa del bienestar del paciente con una combinación de estas métricas, no solo una.
De manera similar, al usar muchos datos sobre Kappa 1 Ceti recopilados de diferentes misiones espaciales, los científicos pueden predecir mejor su corona y el viento estelar. Debido a que el viento estelar puede afectar el escudo magnético de un planeta cercano, juega un papel importante enhabitabilidad. El equipo también está trabajando en otro proyecto, mirando más de cerca las partículas que pueden haber surgido de las primeras erupciones solares, así como la química prebiótica en la Tierra.
El pasado de nuestro sol, escrito en las estrellas
Los investigadores esperan usar su modelo para mapear los entornos de otras estrellas similares al Sol en varias etapas de la vida.
Específicamente, tienen los ojos puestos en la estrella infantil EK Dra, a 111 años luz de distancia y solo 100 millones de años, que probablemente gira tres veces más rápido y dispara más llamaradas y plasma que Kappa 1 Ceti.Las estrellas similares de varias edades difieren entre sí y ayudarán a caracterizar la trayectoria típica de la vida de una estrella.
Su trabajo, dijo Airapetian, se trata de "mirar nuestro propio Sol, su pasado y su posible futuro, a través de la lente de otras estrellas".
Para obtener más información sobre la tormentosa juventud de nuestro Sol, mire este video y vea cómo la energía de nuestro joven Sol, hace 4 mil millones de años, ayudó a crear moléculas en la atmósfera de la Tierra, lo que le permitió calentarse lo suficiente como para incubar la vida.
La base para el nuevo modelo de Kappa 1 Ceti de Airapetian, Jin y sus colegas es el Alfvén Wave Solar Model, que se encuentra dentro del Space Weather Modeling Framework desarrollado por la Universidad de Michigan. El modelo funciona ingresando información conocida sobre unestrella, incluidos su campo magnético y los datos de la línea de emisión ultravioleta, para predecir la actividad del viento estelar. Cuando el modelo se ha probado en nuestro Sol, se ha validado y cotejado con los datos observados para verificar que sus predicciones son precisas.
"Es capaz de modelar los vientos y la corona de nuestra estrella con alta fidelidad", dijo Jin. "Y es un modelo que podemos usar en otras estrellas, también, para predecir su viento estelar y así investigar la habitabilidad. Eso es lo que hicimos aquí."
Estudios anteriores se han basado en datos recopilados por el Satélite de reconocimiento de exoplanetas en tránsito TESS y el Telescopio espacial Hubble HST para identificar a Kappa 1 Ceti como un proxy solar joven y recopilar las entradas necesarias para el modelo, como el campo magnéticoy datos de la línea de emisión ultravioleta.
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