¿Qué tan comunes son los planetas similares a la Tierra en el universo? Cuando comencé a trabajar en explosiones de supernovas, nunca imaginé que mi investigación me llevaría a preguntarme sobre el origen de los planetas similares a la Tierra. Sin embargo, ahí fue exactamente donde me llevó.
Durante décadas, los científicos planetarios han creído que el sistema solar primitivo se enriqueció con elementos radiactivos de vida corta, como el aluminio-26, por una supernova cercana. Estos elementos radiactivos desempeñaron un papel crucial en la formación de planetas rocosos con escasez de agua, como la Tierra. Su desintegración calentó a los planetesimales jóvenes, lo que les hizo perder gran parte del agua y otros materiales volátiles que originalmente acumulaban.
Solo había un problema que me seguía preocupando.
El escenario clásico de «inyección» requiere una coincidencia extraordinaria. La supernova debe explotar a la distancia justa: lo suficientemente cerca como para liberar material radiactivo, pero no tan cerca como para destruir el frágil disco protoplanetario. La geometría también debe estar finamente ajustada para que el material se inyecte eficientemente. En otras palabras, el nacimiento de la Tierra parecía depender de un evento posible, pero extremadamente raro.
Como investigador en física de supernovas y rayos cósmicos, esta explicación me parecía incompleta.
Las supernovas no son solo explosiones que expulsan material. También son algunos de los aceleradores de partículas más potentes del universo. Sus ondas de choque generan enormes cantidades de partículas de alta energía (rayos cósmicos) que se propagan mucho más allá de los escombros en expansión. Sin embargo, en la mayoría de los modelos de formación del sistema solar, estas partículas se ignoraban en gran medida.
Empecé a preguntarme: ¿qué pasaría si el joven sistema solar no solo fuera impactado por eyecciones de supernova, sino que también estuviera inmerso en un baño de rayos cósmicos?
En nuestro reciente estudio publicado en Science Advances, mis colegas y yo exploramos esta idea mediante simulaciones numéricas de la aceleración de rayos cósmicos y reacciones nucleares. Cuando los rayos cósmicos interactúan con el disco protosolar, pueden desencadenar reacciones nucleares que producen de forma natural elementos radiactivos de corta duración, como el aluminio-26.
Lo que nos sorprendió fue lo bien que funcionaba este mecanismo.
Las cantidades necesarias de elementos radiactivos se producen a distancias de aproximadamente un pársec de una supernova, una distancia totalmente típica en los cúmulos estelares. A estas distancias, el disco protosolar permanece intacto. No es necesario un evento de inyección extraordinariamente afortunado. El joven sistema solar simplemente tuvo que existir en la misma guardería estelar que una estrella masiva que posteriormente explotó.
A este mecanismo lo llamamos «baño de rayos cósmicos».
Desde una perspectiva física, es un proceso mucho más universal. Muchas estrellas similares al Sol se forman en cúmulos. Muchos cúmulos contienen estrellas masivas. Muchas estrellas masivas explotan como supernovas. Si los baños de rayos cósmicos son comunes en estos entornos, entonces las historias térmicas que moldearon el interior de la Tierra también podrían ser comunes.
Esta constatación tiene implicaciones más amplias.
Si los planetas similares a la Tierra requieren un encuentro con una supernova extremadamente raro, entonces los planetas rocosos con escasez de agua podrían ser excepcionales. Pero si la inmersión en rayos cósmicos es suficiente (y común), entonces las condiciones que ayudaron a dar forma a la Tierra podrían surgir alrededor de una gran fracción de estrellas similares al Sol.
Por supuesto, nuestro trabajo no afirma que una supernova garantice la habitabilidad de todos los planetas. Muchos factores siguen siendo importantes, como la vida útil del disco, la estructura del cúmulo y la dinámica estelar. Pero lo que nuestros resultados muestran es que la formación de la Tierra podría no haber dependido de una coincidencia casi milagrosa.
Para mí, este estudio me recordó la interconexión de los procesos astrofísicos. Un fenómeno que suele estudiarse en la astrofísica de altas energías —la aceleración de rayos cósmicos— resulta ser fundamental para las cuestiones de la ciencia planetaria y la habitabilidad. A veces, la clave para comprender nuestros orígenes no reside en añadir más complejidad, sino en observar lo que hemos pasado por alto.
Esta historia forma parte de Science X Dialog, donde los investigadores pueden informar sobre los hallazgos de sus artículos de investigación publicados. Visite esta página para obtener información sobre Science X Dialog y cómo participar.
Con información de Science
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