Estos son los mejores lugares para buscar exolunas habitables


Nuestro sistema solar contiene ocho planetas y más de 200 lunas. La gran mayoría de esas lunas no tienen posibilidades de ser habitables, pero algunas de ellas, Europa y Encelado, por ejemplo, son fuertes candidatas en la búsqueda de vida.

¿Es lo mismo en otros sistemas solares?

Las lunas de nuestro sistema solar muestran tanta variedad como los planetas, tal vez más. Hay lunas donde una capa de hielo de decenas de kilómetros de espesor esconde un océano cálido. Hay una luna con cuerpos estables de líquido superficial. Hay una luna que experimenta una actividad volcánica casi constante.

La mejor exoluna candidata que tenemos hasta ahora está en el sistema Kepler-1625. Cierta evidencia muestra que una exoluna gaseosa del tamaño de Neptuno está orbitando un gigante gaseoso aún más grande llamado Kepler 1625b. Otras pruebas contradicen el hallazgo. Crédito: NASA, ESA y L. Hustak (STScI)

Algunas lunas se formaron por acreción. Al menos una luna, la de la Tierra, se formó a partir de una colisión entre protoplanetas. Algunas lunas son probablemente asteroides capturados. Algunas lunas pueden ser objetos del cinturón de Kuiper capturados. Hay lunas más grandes que algunos de los planetas y lunas tan pequeñas que apenas son lunas.

La búsqueda de mundos habitables se centra en los exoplanetas, principalmente porque no podemos ver exolunas. Pero los exoplanetas deben tener exolunas si nuestro sistema solar es una indicación. «Aunque no se conocen exolunas, no tenemos motivos para suponer que la formación de la luna no ocurre de la misma manera que en el sistema solar», escriben los autores de un nuevo artículo. Y puede haber muchas más exolunas que exoplanetas. ¿Hay alguna manera de que podamos comenzar a entender qué exolunas son objetivos prometedores en la búsqueda de habitabilidad?

Los autores del nuevo estudio creen que sí. El estudio es «Una lista de objetivos para buscar exolunas habitables», publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS). La autora principal es Vera Dobos, astrónoma del Instituto Astronómico Kapteyn de la Universidad de Groningen, Países Bajos.

Lo que sabemos sobre la habitabilidad de exoplanetas y exolunas queda eclipsado por lo que no sabemos. Estudios como este son algunas de nuestras primeras incursiones en la comprensión de la habitabilidad de la exoluna. Ni siquiera hemos encontrado nuestra primera exoluna, pero pronto lo haremos. (Parecía que los astrónomos podrían haber encontrado uno en 2018, pero ahora es incierto). Estudios como este están ayudando a la comunidad científica a prepararse para los descubrimientos de exolunas.

Cuando comencemos a encontrarlos, es posible que nos enfrentemos a una avalancha de descubrimientos de exolunas. Como dice el autor principal, Dobos, «por esta razón, es importante tener un conocimiento básico sobre las exolunas desde las primeras detecciones, eso ayudará a seleccionar más objetivos de observación».

Es posible que aún no hayamos encontrado ninguna exoluna, pero eso no nos impide imaginarlas. Esta es la concepción de un artista de una exoluna similar a la Tierra que orbita un planeta gaseoso. Crédito: Avatar, 20th Century Fox

Dado que aún no hemos descubierto ninguna exoluna, este estudio investiga la habitabilidad de exolunas hipotéticas que podrían estar orbitando exoplanetas conocidos. «Aunque hoy no se conocen exolunas, su habitabilidad potencial es una pregunta interesante e importante», escriben los autores. Su estudio proporciona una lista de objetivos para maximizar nuestras posibilidades de encontrar exolunas potencialmente habitables.

El estudio se centra en las grandes exolunas rocosas que pueden aferrarse a sus atmósferas. Los autores también examinaron el calor disponible para las exolunas de la estrella o estrellas en su sistema solar y el calentamiento por mareas. Ignoraron el calentamiento radiogénico, que podría proporcionar suficiente calor para mantener un océano subterráneo, como en Europa y Encelado, y tal vez en otros.

Los investigadores comenzaron con la Enciclopedia de planetas extrasolares, luego excluyeron los exoplanetas según los siguientes criterios:

Planetas mayores de 13 masas de Júpiter.
Planetas con una estrella anfitriona de menos de 0,08 masas solares (para excluir las enanas marrones).
Planetas de los que no se conoce ni el período orbital ni el semieje mayor.
Planetas para los que no se conoce ninguno de los tres parámetros siguientes: masa, masa mínima y radio.
Después de esas exclusiones, terminaron con 4140 exoplanetas conocidos. Para cada uno de esos planetas, simularon 100.000 lunas. El resultado es la probabilidad de habitabilidad de cada luna simulada, que los investigadores definen como la proporción de lunas de prueba habitables en comparación con las 100.000 lunas simuladas.

Esta figura del estudio muestra la probabilidad de habitabilidad de las exolunas alrededor de exoplanetas conocidos en el semieje mayor: plano de temperatura efectiva estelar. Solo se muestran exolunas con al menos un 10% de probabilidad de habitabilidad. Los planetas con masas conocidas (con o sin datos de radio) están marcados con círculos, y los planetas con radios conocidos solo están marcados con triángulos. Los colores de los marcadores corresponden a la fracción de lunas habitables, y los tamaños de los marcadores representan los tamaños de los planetas, como se muestra en la leyenda. Los diferentes tonos de las líneas verdes muestran zonas habitables conservadoras y optimistas para los exoplanetas. La leyenda solo muestra tres tamaños representativos (Tierra, Neptuno y Júpiter), mientras que el tamaño de los marcadores en el gráfico se escala al tamaño real de los planetas. Crédito: Dobos et al. 2022

Después de todo lo dicho y hecho, el equipo identificó 234 exoplanetas conocidos donde las lunas de los exoplanetas tenían una probabilidad de habitabilidad de ~1%. (17 de los planetas mismos tenían una probabilidad de habitabilidad superior al 50%).

En general, el estudio mostró que lo más probable es que las lunas habitables orbiten planetas en la zona habitable de sus estrellas, lo cual no es sorprendente. También mostró que varios exoplanetas masivos conocidos tienen una alta probabilidad de habitabilidad para exolunas. El estudio mostró que los exoplanetas con órbitas altamente excéntricas y/o altas tasas de calentamiento por mareas tenían más probabilidades de albergar lunas habitables para exoplanetas fuera de las zonas habitables de sus estrellas.

Pero una cosa modifica estos resultados: las estrellas anfitrionas. El equipo trabajó con la Enciclopedia de Planetas Extrasolares como entrada, y no enumera el tipo de estrella para más de la mitad de los exoplanetas que contiene. Y para las estrellas que enumera, su estado evolutivo actual no figura en la lista. Entonces, algunas de las estrellas anfitrionas no son propicias para la habitabilidad. Entonces, incluso si las simulaciones dieron como resultado mayores probabilidades de habitabilidad para las exolunas en el sistema, la estrella podría negar eso. Sin embargo, supongamos que una estrella contraindica la habitabilidad debido a la extrema llamarada y radiación. En ese caso, un planeta lo suficientemente masivo podría proteger una exoluna con una magnetosfera protectora.

Muchos otros factores determinan la habitabilidad de las exolunas o incluso su presencia. Por ejemplo, cuando los planetas migran, pueden perder sus lunas. Algunas lunas pueden sobrevivir a esto, dependiendo de los parámetros físicos y orbitales del planeta y la luna, y algunas lunas pueden ser capturadas en órbitas alrededor de un nuevo planeta. Pero esos factores están fuera del alcance de este documento.

Esta captura de pantalla de Eyes on Exoplanets de la NASA ilustra HD 7199 b. Según este estudio, HD 7199 b tiene un 64% de probabilidad de albergar una exoluna habitable. Crédito: NASA

Este trabajo da como resultado una tabla de exoplanetas que tienen altas probabilidades de albergar lunas potencialmente habitables. Entre los exoplanetas con las probabilidades más altas hay algunos que los lectores podrían reconocer.

Kepler-459 b es el planeta con la mayor probabilidad de albergar exolunas habitables. Es un sub-Júpiter que orbita una estrella similar a nuestro sol cada 854 días. La probabilidad de habitabilidad de la exoluna de Kepler-459 b es del 70%. Kepler Kepler-456 b también es un sub-Júpiter que orbita una estrella de aproximadamente la misma masa que el sol, pero su órbita dura 1320 días. La probabilidad de habitabilidad de la exoluna de Kepler-456 b es del 69%.

El tercero en la lista es HD 7199 b. Es un gigante gaseoso que orbita alrededor de su estrella similar al Sol cada 1,7 años. La probabilidad de habitabilidad de la exoluna de HD 7199 b es del 64%.

Más abajo en la lista está Kepler-458 b, la primera súper Tierra rocosa que se encuentra dentro de la zona habitable alrededor de una estrella similar al Sol. A veces se le llama el primo de la Tierra, o Tierra 2.0. Su probabilidad de habitabilidad exoluna es del 60%. Luego está Kepler-62f. Kepler-62f se considera uno de los candidatos a exoplaneta habitable más prometedores, principalmente porque orbita una estrella muy estable y extremadamente longeva. Su probabilidad de habitabilidad exoluna es del 53%.

Proxima Centauri c también aparece en la lista. Se debate su estado como exoplaneta confirmado, pero llama la atención porque está muy cerca de nosotros. Está casi al final de la lista con una probabilidad de habitabilidad de exoluna del 14%.

Desafortunadamente, muchos exoplanetas con alta probabilidad de habitabilidad de exoluna tienen períodos orbitales muy largos de varios cientos de días o más. Esto dificulta la observación de los planetas y la búsqueda de exolunas. Otros, como el mencionado Kepler-62f, tienen períodos orbitales más cortos de solo un par de cientos de días. El período orbital de Kepler-62f de 268 días lo convierte en un objetivo intrigante en la búsqueda de exolunas.

Muchos de los exoplanetas de la lista son grandes gigantes gaseosos. Podrían albergar varias exolunas, algunas tan grandes como los pequeños planetas de nuestro sistema solar. Cuando Galileo apuntó su telescopio a Júpiter, encontró cuatro lunas grandes. Su descubrimiento fue un gran momento en la historia. Tal vez nuestra primera detección de exoluna sea similar y encontremos las primeras cuatro a la vez.

Algún día tendremos la tecnología y la metodología para encontrar exolunas más fácilmente. Pronto podríamos saber de miles o incluso decenas de miles de exolunas. Este estudio podría ayudar a los astrónomos a decidir dónde buscar mejor los habitables cuando eso suceda.

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