La habitabilidad del planeta Próxima b

Dibujo20160825 artist recreation proxima b ESO M  Kornmesser eso1629j

La habitabilidad del planeta rocoso de tamaño terrestre más cercano, Próxima Centauri b, ya ha sido estudiada por varios artículos que se han publicado hoy mismo en arXiv. De hecho, los propios autores del artículo publicado ayer en Nature afirman en tres artículos que se trata de un candidato viable a planeta habitable y que lo ha sido durante miles de millones de años. Quizás son muy optimistas, pues otros dos artículos no lo son tanto, aunque tampoco se les puede calificar de pesimistas.

Por supuesto, estudiar la posible atmósfera de Próxima b debe ser un prioridad en los próximos años. El telescopio europeo extremadamente grande (E-ELT) de la ESO quizás podría observar directamente este nuevo planeta y realizar un análisis espectroscópico de alta resolución de su atmósfera. Así se podrían buscar señales de O2, H2O, CO2, y CH4. Gracias a ello se podrían evaluar con mayor confianza los escenarios posibles para su habitabilidad presente y pasada. Sin lugar a dudas, el estudio de Próxima b en los próximos años conducirá a resultados apasionantes.

Los tres artículos optimistas sobre la habitabilidad de Próxima b son: Ignasi Ribas, Emeline Bolmont, …, Guillem Anglada-Escude, “The habitability of Proxima Centauri b. I. Irradiation, rotation and volatile inventory from formation to the present,” arXiv:1608.06813 [astro-ph.EP]; Martin Turbet, Jeremy Leconte, …, Guillem Anglada-Escudé, “The habitability of Proxima Centauri b II. Possible climates and Observability,” arXiv:1608.06827 [astro-ph.EP]; y Gavin A. L. Coleman, Richard P. Nelson, …, Guillem Anglada-Escude, “Exploring plausible formation scenarios for the planet candidate orbiting Proxima Centauri,” arXiv:1608.06908 [astro-ph.EP].

Otros dos artículos que no son tan optimistas son Rory Barnes, Russell Deitrick, …, Eddie Schwieterman, “The Habitability of Proxima Centauri b I: Evolutionary Scenarios,” arXiv:1608.06919 [astro-ph.EP]; y James R. A. Davenport, David M. Kipping, …, Chris Cameron, “MOST Observations of our Nearest Neighbor: Flares on Proxima Centauri,” arXiv:1608.06672 [astro-ph.SR].

[PS 27 Ago 2016] Recomiendo encarecidamente el estupendo artículo de Daniel Marín, “Un punto rojo pálido: a vueltas con la habitabilidad de Próxima b,” Eureka, 27 Ago 2016.

Dibujo20160825 All of the data sets phase-folded at the 11 day signal planet proxima centauri nature19106-f2

Lo primero, el nuevo planeta que orbita la estrella Próxima Centauri es un candidato a planeta, mientras no sea confirmado de forma independiente. Así funciona la ciencia. Aunque se publique en Nature a bombo y platillo, no debemos afirmar a la ligera que se trata de un planeta sin que haya sido confirmado. En el año 2012 se publicó en Nature el descubrimiento de un planeta con una masa terrestre orbitando la estrella Alpha Centauri B (que junto a Próxima Centauri y Alpha Centauri A forman un sistema estelar triple). Como ya sabrás, no fue confirmado y hoy está descartado. El candidato a planeta, que los medios vendieron como planeta, al final fue una falsa alarma. Ya te conté mis dudas en su momento en “Un granito de sal sobre el exoplaneta más cercano a la Tierra que orbita la estrella Alfa Centauri B,” LCMF, 17 Oct 2012, y en “Más información sobre la órbita del exoplaneta Alfa Centauri B b, el más cercano a la Tierra,” LCMF, 19 Oct 2012.

Dibujo20160825 Phase-folded radial-velocity curve with a period of 3 days alpha centauri b planet nature11572-f5

Por si no lo recuerdas, el artículo era Xavier Dumusque, Francesco Pepe, …, Stéphane Udry, “An Earth-mass planet orbiting α Centauri B,” Nature 491: 207–211 (08 Nov 2012), doi: 10.1038/nature11572; recomiendo también Artie P. Hatzes, “Astronomy: Meet our closest neighbour,” Nature 491: 200–201 (08 Nov 2012), doi: 10.1038/nature11636. El planeta que tenía una masa mínima de 1,13 ± 0,09 veces la masa de la Tierra, se descubrió por el método Doppler (o de la velocidad radial) con el espectrógrafo HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) del telescopio ESO de 3,6 m en La Silla, Chile, el mismo que se ha usado ahora. Su periodo (año) de solo 3,236 días indicaba que se encontraba a 0,04 unidades astronómicas de su estrella, luego era demasiado caliente para estar en la zona habitable de su estrella. Además, cuando se anunció se hablaba de candidato a planeta, pues el método Doppler se consideraba poco fiable para la detección de un planeta de tamaño tan pequeño (similar al terrestre).

El (candidato a) planeta tipo terrestre alrededor de Alpha Centauri B, cuya confianza estadística se estimó en tres sigmas, no fue confirmado con un análisis independiente de los mismos datos de HARPS, ni por Artie P. Hatzes, “The radial velocity detection of earth-mass planets in the presence of activity noise: the case of α Centauri Bb,” The Astrophysical Journal 770: 133 (05 Jun 2013), doi: 10.1088/0004-637X/770/2/133, ni por V. Rajpaul, S. Aigrain, S. Roberts, “Ghost in the time series: no planet for Alpha Cen B,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) 456: L6-L10 (11 Feb 2016), doi: 10.1093/mnrasl/slv164. Como resultado hoy en día se considera que dicho planeta no existe. El viento se llevó al candidato a planeta.

Dibujo20160825 Detection of a Doppler signal at 11 day proxima centauri nature19106-f1

Para minimizar las posibles dudas sobre el candidato a planeta alrededor de Proxima Centauri, los astrónomos han combinado dos métodos para su detección (y tres conjuntos de datos): 90 medidas HARPS anteriores a 2016 (HARPS pre-2016), 54 medidas HARPS obtenidas en 2016 por el proyecto Pale Red Dot entre el 19 de enero y el 31 de marzo (HARPS PRD), y 72 medidas UVES obtenidas entre 2000 y 2008 (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph). Ambos instrumentos de ESO, HARPS y UVES, están instalados en sendos telescopios y sus datos han sido analizados por el mismo equipo de investigadores, lo que no evita el sesgo de confirmación, luego su análisis independiente me parece imprescindible. El artículo es Guillem Anglada-Escudé, Pedro J. Amado, …, Mathias Zechmeister, “A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri,” Nature 536: 437–440 (25 Aug 2016), doi: 10.1038/nature19106.

Dibujo20160825 planet proxima centauri parameters nature table

Como indica esta tabla el periodo (año) del nuevo (candidato a) planeta es de 11,186 ± 0,002 días, con una órbita de semieje mayor a 0,048 ± 0,005 unidades astronómicas y una masa mínima de 1,27 ± 0,19 veces la terrestre. La relación entre masa y radio para un planeta rocoso indica que su radio será inferior a 1,2 veces el radio terrestre, lo que garantiza que no se trata de un planeta gaseoso (Li Zeng, Dimitar Sasselov, Stein Jacobsen, “Mass-Radius Relation for Rocky Planets based on PREM,” The Astrophysical Journal 819: 127 (Mar 2016), doi: 10.3847/0004-637X/819/2/127, arXiv:1512.08827 [astro-ph.EP]). Muchos medios hablan de este planeta omitiendo estos detalles, quizás porque así lo ha hecho en esta ocasión Artie P. Hatzes, “Astronomy: Earth-like planet around Sun’s neighbour,” Nature 536: 408–409 (25 Aug 2016), doi: 10.1038/536408a. ¿Por qué ahora no tiene dudas sobre este planeta como ocurrió en 2012? Porque la confianza estadística bayesiana en contra de la hipótesis nula alcanza 21 millones (como ves en la tabla), es decir, unas 5,4 sigmas (la del planeta de 2012 rondaba las 3 sigmas). Sin embargo, repito, la confirmación independiente me parece imprescindible.

Dibujo20160825 Schematic diagrams climate regimes function CO2 atmospheric content synchronous spin state proxima b

No se conocen en detalle los parámetros orbitales, luego hay dos escenarios posibles. Una órbita casi circular en rotación síncrona 1:1, con lo que el planeta siempre ofrece la misma cara a su estrella, o una órbita excéntrica en rotación asíncrona 3:2. La posibilidad de la existencia de oceános o lagos de agua líquida depende del contenido de gases de efecto invernadero en su atmósfera y de la cantidad de agua que se pudo perder durante la evolución temprana del planeta. Esta figura presenta los escenarios posibles en el caso síncrono en función de la concentración de CO2 y del contenido actual de agua retenida. Hay una amplia región del espacio de parámetros en el que habría un océano de agua líquida en la superficie, pero también es posible que se trate de un planeta seco con pequeños lagos superficiales solo durante la noche.

Dibujo20160825 Schematic diagrams climate regimes function CO2 atmospheric content asynchronous state proxima b

Esta figura presenta los escenarios posibles en el caso asíncrono en función de la concentración de CO2 y del contenido actual de agua retenida. Hay una amplia región del espacio de parámetros en el que habría agua líquida en la superficie. Se observa que para un efecto invernadero pequeño (baja concentración de CO2) podría ser un mundo cubierto de nieve, quizás con océanos bajo la superficie, o un mundo similar a Marte, con agua sólo en los casquetes polares. Siendo optimistas es posible que tenga grandes océanos o un gran número de lagos con agua líquida en su superficie.

Dibujo20160825 Annual mean surface temperatures of completely dry atmospheres proxima b

Estas figuras muestran las temperaturas medias anuales para el caso de una atmósfera seca en función de la presión de CO2 (las de abajo corresponden a una atmósfera similar a la terrestre). Recuerda que 355 K son unos 82 ºC, que 265 K son −8 ºC y que 145 K son −128 ºC. Si Próxima b está en resonancia 1:1 su temperatura superficial sólo permitiría albergar vida en la cara que ofrece a su estrella. Pero si estuviera en resonancia 3:2 esta región se extendería a casi todo el planeta.

Guillem Anglada-Escudé y sus colegas realizan un análisis de gran número de escenarios posibles, y no quiero aburrirte con los detalles. Lo más importante es que afirman que Próxima b es habitable casi con toda seguridad. Por supuesto, todo depende de su contenido inicial de agua y de la cantidad que haya perdido durante su evolución en los últimos miles de millones de años. Todos los extremos son posibles, desde un planeta casi seco, hasta un mundo acuático similar a la Tierra.

Dibujo20160825 high-energy fluxes received proxima b

Un elemento clave en Próxima b es la irradiación de alta energía que recibe desde su estrella. Esta tabla muestra la estimación entre 0,6 y 170 nm, comparada con la que recibe la Tierra. La irradiación en rayos X promedio que recibe hoy en día Proxima b se estima en 250 veces la que recibe la Tierra; en el ultravioleta cercano (XUV) recibe 60 veces la terrestre y en el lejano (FUV) unas 10 veces más. Esta irradiación promedio está compuesta por un flujo constante y por eventos más intensos (llamaradas).

Más importante que la irradiación actual es su evolución en el pasado, desde que la estrella Próxima se formó hace unos 4800 millones de años. Se han considerado dos escenarios posibles, que la irradiación XUV en Proxima b fuera unas ~150 veces más fuerte que la terrestre durante sus primeros 3000 millones de años, cayendo luego hasta los valores actuales, o que el flujo haya sido constante en el tiempo, es decir, ~60 veces más fuerte que la Tierra de forma continua. En ambos casos puede haberse retenido una atmósfera y suficiente agua líquida en la superficie para permitir la evolución de la vida.

Dibujo20160825 multiple evolutionary pathways for the water on proxima b

Esta figura muestra múltiples escenarios para la evolución del contenido de agua y de oxígeno atmosférico en Próxima b en función de las condiciones iniciales, bajo la hipótesis de la superficie es ineficiente a la hora de captura el oxígeno. La zona azul correponde a la existencia de agua pero no oxígeno (planeta habitable ideal para el origen de la vida), la amarilla a la de agua y oxígeno (planeta habitable, pero cuyo contenido en oxígeno dificulta el origen de la vida), la rosada a oxígeno pero no agua (planeta inhabitable, pero cuya atmósfera mostraría rastros de oxígeno) y la gris a la ausencia de ambos (planeta seco e inhabitable).

Dibujo20160825 efficient oxygen sinks multiple evolutionary pathways for the water on proxima b

Para el origen de la vida lo ideal sería que hubiera mecanismos superficiales eficientes para la captura del oxígeno, como muestra esta figura. La clave de la vida en Próxima b es cómo fue su evolución temprana. Lo más razonable es que estaba fuera de la zona habitable de su estrella y entró en ella más tarde. Exactamente cuándo es clave para saber cuánta agua retuvo y si pudo retener una atmósfera.

En resumen, no te aburro más, si te interesa el tema te animo a leer los artículos de arXiv que cito más arriba. Sabemos tan poco sobre Próxima b que hay hueco para casi todos los escenarios posibles. Lo importante es que muchos de ellos permiten que la vida haya surgido en dicho planeta y que en la actualidad haya agua líquida en su superficie. Sin lugar a dudas Próxima b será un planeta que dará mucho que hablar en los próximos años.

12 Comentarios

Participa Suscríbete

hugohugo

“Para minimizar las posibles dudas sobre el candidato a planeta alrededor de Proxima Centauri, los astrónomos han combinado dos métodos para su detección, el método Doppler y el método de la velocidad radial.” No son acaso el mismo método? No he leído el articulo aun, pero creo que los métodos fueron velocidad radial (o Doppler) y transito.

Francisco R. Villatoro

Hugo, gracias, tienes razón, no me ha quedado claro en mi post la diferencia entre los dos instrumentos usados, HARPS y UVES; lo siento, pero el método del tránsito no ha sido usado, ambos, HARPS y UVES usan el método de la velocidad radial o Doppler.

Amarashiki

Este descubrimiento (si se confirma el candidato) debería hacernos pensar (o a algunos ahí arriba) aún más sobre el asunto de prioridades, en particular sobre el deseo de responder de una vez a la pregunta de si estamos solos o no en el Universo (suponiendo que la gente quiera realmente una respuesta, en especial los que mandan…). Entiendo que es importante la exploración espacial del sistema solar y no creo que haya que abandonarla, pero tenemos una tecnología espacial realmente primitiva y no podemos modificar localmente la gravedad aún para evitar los efectos de la microgravedad en nuestra fisiología (a no ser que se pondere por su puesto la opción de la modificación genética en humanos, algo que Hawking propuso y apoyó -no sé si ha cambiado de idea- hace algún tiempo para hacernos “spacers”). Creo que es aún pronto para ir a Marte y otros lugares con humanos, pero se hará con sondas robóticas (al tiempo). Quizás deberíamos invertir más en algo que permita Direct Imaging de exoplanetas potencialmente habitables en nuestro entorno cercano y búsqueda de biomarcadores (esto último ya está en los planes de la década así que falta el Direct Imaging a medio-largo plazo). Con lo que está por venir en el campo de los exoplanetas (es un boom-como ocurría con la Física de partículas, no creo que ya den un Nobel a cada persona que descubra un exoplaneta, jejeje), en especial a los candidatos de tipo Tierra (tamaño y quizás densidad similar , o que puedan poseer agua en superficie y sean habitables o lo hayan sido por miles de millones de años-algo que creo es esencial para hayar civilizaciones tecnológicas o “vida”); la cuestión que deberíamos hacernos es también una de recursos. Sin quitar importancia a los proyectos que están en curso y las ideas que están en el aire, es posible que deberíamos también plantear la necesidad de tener un telescopio o un conjunto de telescopios para hacer direct imaging de planetas potencialmente habitables. El concepto de “hiperescopio” ha sido propuesto no recientemente, e incluso con ideas en la mesa de interferometría óptica…¿No deberíamos centrarnos en tener imágenes de los exoplanetas más cercanos desde ya? Apruebo parcialmente conceptos como el proyecto StarShot, pero me pregunto si no sería más rentable primero averiguar todo lo que podamos sobre los planetas habitables hasta unos 10-20 años luz, primero en composición de atmósferas (creo que esto ser hará), y luego caminar hacia Direct Imaging cuanto antes (al menos para los más cercanos).
Recomiendo sobre estos temas:
The Far Future of Exoplanet Direct Characterization, ASTROBIOLOGY
Volume 10, Number 1, 2010. Nota: La Tabla 1 es esencial en el concepto de hyperscope. Quizás si los alienígenas tienen telescopios espaciales se podrían encontrar ahí fuera.
Intensity interferometry: Optical imaging with kilometer baselines
Dainis Dravins

Gonzalo Calvo Pérez

En realidad la verdadera clave de la habitabilidad es la presencia de satélite gigante, la cual permita la existencia sostenida de un escudo magnético frente al viento estelar.

Néstor

Hola Francisco,

¡Muy claro tu post! Dos aclaraciones: (1) la masa publicada es solo la masa mínima y (2) el límite de 1.6 al que te refieres no es en masas terrestres, es en *radios* terrestres (es el artículo de Rogers, 2015; http://arxiv.org/abs/1407.4457). Por lo demás, el límite de 1.6 radios terrestres es en modelos bastante simplificados de composición; un planeta más pequeño siempre puede tener un núcleo muy denso (e.g., hierro + algun silicato de magnesio), agua y luego una atmósfera muy rica en hidrógeno,

¡Un saludo!

¡Nos vemos!

Enrique Moreno

Por lo que me ha parecido entender, si se encontrara en resonancia 1:1 entonces lo más probable es que en la actualidad se encuentra anclado por marea con el mismo hemisferio siempre mirando siempre a Próxima y el otro en noche perpetua.

En ese caso, si se formara una capa de atmósfera congelada (por ejemplo si es de CO2 y agua) en el lado nocturno, la masa planetaria del lado nocturno aumentaría (por “robar” parte de la atmósfera) y la del lado diurno disminuiría a nivel de la superficie. Y si esa masa congelada es lo suficientemente pesada, podría quedar el baricentro total del planeta por encima del centro de inercia del mismo lo que daría lugar una especie de “péndulo invertido” y a una lenta rotación del mismo, de manera que lo congelado se descongelaría a medida que avanza hacia el lado iluminado y nuevo material congelado aparecería en la zona del planeta que entra en penumbra.

Sería como una máquina térmica con el foco frío en el lado nocturno, el caliente en el diurno y como fluido de trabajo la propia atmósfera, que garantizaría un lento giro del planeta. Naturalmente siempre que tenga una atmósfera lo bastante masiva.

¿Es un disparate lo que propongo?

Saludos.

AntonioAntonio

“Pero, cuidado, ambos instrumentos, HARPS y UVES, están instalados en el mismo telescopio”

Para nada. El HARPS está en el telescopio de 3,6 metros del observatorio de La Silla, mientras que el UVES está en uno de los telescopios VLT de 8,2 metros del observatorio de Paranal.

Se encuentran a unos 600 km de distancia uno del otro.

danieldaniel

Hasta que no conozcamos los planetas de otros sistemas solares al menos como conocemos los del nuestro no podremos decir que conocemos el Universo.
He dicho.

REC3567REC3567

Tengo una pregunta, vosotros creéis que seria posible vivir en el planeta Próxima b?
Necesito que me contestéis por favor porque es para un trabajo de clase, muchísimas gracias.

Responde a Enrique Moreno

Tu email nunca será mostrado o compartido. No olvides rellenar los campos obligatorios.

Obligatorio
Obligatorio
Obligatorio

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

Cancelar