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 de nuestro planeta y al 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. A los 4.650 millones de años, nuestro sol es una estrella de mediana edad. Los científicos a menudo sienten curiosidad por saber exactamente qué propiedades permitieron a nuestro sol, en sus años de juventud, para sustentar la vida en la Tierra cercana.

Sin una máquina del tiempo para transportar a los científicos miles de millones de años atrás, volver sobre la actividad inicial de nuestra estrella puede parecer una hazaña imposible. Afortunadamente, en la galaxia de la Vía Láctea, el resplandeciente, segmento en espiral del universo donde se encuentra nuestro sistema solar:hay más de 100 mil millones de estrellas. Uno de cada diez comparte características con nuestro sol, y muchos se encuentran en las primeras etapas de desarrollo.

"Imagina que quiero reproducir una imagen de bebé de un adulto cuando tenía uno o dos años, y todas sus fotografías fueron borradas o perdidas. Miraría una foto de ellos ahora, y las fotos de sus familiares cercanos de esa edad aproximadamente, y a partir de ahí reconstruir sus fotos de bebés, "dijo Vladimir Airapetian, astrofísico senior en 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 estamos siguiendo aquí:observar las características de una estrella joven similar a la nuestra, para comprender mejor cómo era nuestra propia estrella en su juventud, y lo que 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 la de nuestro sol, dijo el segundo autor del estudio, Meng Jin, heliofísico del Instituto SETI y del Laboratorio Solar y de Astrofísica Lockheed Martin en 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 objetivo importante para el estudio.

Airapetian, Jin y varios colegas han adaptado un modelo solar existente para predecir algunos de los más importantes de Kappa 1 Ceti, pero difícil de medir, caracteristicas. El modelo se basa en la entrada de datos de una variedad de misiones espaciales, incluido el Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA, Satélite de estudio de exoplanetas en tránsito de la NASA y misiones NICER, y XMM-Newton de la ESA. El equipo publicó su estudio hoy en el Diario astrofísico .

Poder de las estrellas

Como niños pequeños humanos, Las estrellas infantiles son conocidas por sus ráfagas de energía y actividad. Para las estrellas, Una de las formas en que se libera esta energía reprimida es en forma de viento estelar.

Vientos estelares como las estrellas mismas, se componen principalmente de un gas supercaliente conocido como plasma, creado cuando las partículas de un gas se han dividido en iones con carga positiva y electrones con carga negativa. El plasma más enérgico, con la ayuda del campo magnético de una estrella, puede dispararse desde la parte más externa y más caliente de la atmósfera de una estrella, la corona, en una erupción, o fluir más constantemente hacia los planetas cercanos como viento estelar. "El viento estelar fluye continuamente desde una estrella hacia sus planetas cercanos, influir en los entornos de esos planetas, "Dijo Jin.

Las estrellas más jóvenes tienden a generar más vientos estelares más vigorosos y erupciones de plasma más poderosas que las estrellas más viejas. Estos estallidos pueden afectar la atmósfera y la química de los planetas cercanos, y posiblemente incluso catalizar el desarrollo de material orgánico —los componentes básicos de la vida— en esos planetas.

El viento estelar puede tener un impacto significativo en los planetas en cualquier etapa de la vida. Pero el fuerte Los vientos estelares altamente densos de 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. Comparado con ahora en su niñez, nuestro sol probablemente giró tres veces más rápido, tenía un campo magnético más fuerte, y disparó partículas y radiación de alta energía más intensa. Estos días, para espectadores afortunados, el impacto de estas partículas es a veces 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 nuestros soles en ese momento, Es probable que estas tremendas luces a menudo fueran visibles desde muchos más lugares del mundo.

Ese alto nivel de actividad en el nacimiento de nuestro sol puede haber hecho retroceder la magnetosfera protectora de la Tierra, y proporcionó el 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 para la 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 sus crías, estrella activa y casi lista para albergar vida, ", Dijo Airapetian." Comprender cómo era nuestro sol justo cuando la vida comenzaba 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 mirar al pasado del sol, El tiempo no es el único factor que complica el estudio de nuestro joven sol. También hay distancia.

Contamos con instrumentos capaces de medir con precisión el viento estelar de nuestro propio sol, llamado viento solar. Sin embargo, aún no es posible observar directamente el viento estelar de otras estrellas en nuestra galaxia, como Kappa 1 Ceti, porque están demasiado lejos.

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, construido sobre datos científicos existentes. Si bien los científicos han modelado previamente el viento estelar de esta estrella, Airapetian dijo:utilizaron supuestos más simplificados.

La base del nuevo modelo de Kappa 1 Ceti de Airapetian, Jin y colegas es el Alfvén Wave Solar Model, que se encuentra dentro del marco de modelado del clima espacial desarrollado por la Universidad de Michigan. El modelo funciona ingresando información conocida sobre una estrella, incluyendo su campo magnético y los datos de la línea de emisión ultravioleta, para predecir la actividad del viento estelar. Cuando el modelo ha sido probado en nuestro sol, ha sido validado y cotejado con datos observados para verificar que sus predicciones sean 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 joven proxy solar. y recopilar los insumos necesarios para el modelo, como el campo magnético y los datos de la línea de emisión ultravioleta.

"Every model needs input to get output, " Airapetian said. "To get useful, accurate output, the input needs to be solid data, ideally from multiple sources across time. We have all that data from Kappa 1 Ceti, but we really synthesized it in this predictive model to move past previous purely observational studies of the star."

Airapetian likens his team's model to a doctor's report. To get a full picture of how a patient is doing, a doctor is likely to talk to the patient, gather markers like heart rate and temperature, and if needed, conduct several more specialized tests, like a blood test or ultrasound. They are likely to formulate an accurate assessment of patient well-being with a combination of these metrics, no sólo uno.

Similar, by using many pieces of information about Kappa 1 Ceti gathered from different space missions, scientists are better able to predict its corona and the stellar wind. Because stellar wind can affect a nearby planet's magnetic shield, it plays an important role in habitability. The team is also working on another project, looking more closely at the particles that may have emerged from early solar flares, as well as prebiotic chemistry on Earth.

Our sun's past, escrito en las estrellas

The researchers hope to use their model to map the environments of other sun-like stars at various life stages.

Específicamente, they have eyes on the infant star EK Dra—111 light-years away and only 100 million years old—which is likely rotating three times faster and shooting off more flares and plasma than Kappa 1 Ceti. Documenting how these similar stars of various ages differ from one another will help characterize the typical trajectory of a star's life.

Su trabajo, Airapetian said, is all about "looking at our own sun, its past and its possible future, through the lens of other stars."

To learn more about our sun's stormy youth, watch this video and see how energy from our young sun—4 billion years ago—aided in creating molecules in Earth's atmosphere, allowing it to warm up enough to incubate life.