Utilizando datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y otros telescopios, los astrónomos han identificado una nueva amenaza para la vida en planetas como la Tierra: una fase durante la cual los intensos rayos X de las estrellas que explotan pueden afectar a los planetas a más de 100 años luz de distancia. Este resultado, como se describe en el último comunicado de prensa de la agencia espacial, tiene implicaciones para el estudio de los exoplanetas y su habitabilidad.
Esta amenaza recién identificada implica una fase de rayos X intensos que pueden dañar las atmósferas de los planetas a una distancia de hasta 160 años luz.
La Tierra no está en peligro de tal amenaza hoy porque no hay posibles progenitores de supernova dentro de esta distancia, pero puede haber experimentado este tipo de exposición a rayos X en el pasado.
Supernovas que explotan
Antes de este estudio, la mayoría de las investigaciones sobre los efectos de las explosiones de supernovas se habían centrado en el peligro de dos períodos: la intensa radiación producida por una supernova en los días y meses posteriores a la explosión, y las partículas energéticas que llegan cientos o miles de años después.
Sin embargo, incluso estas amenazas alarmantes no catalogan completamente los peligros que se derivan de la explosión de una estrella. Los investigadores han descubierto que, entre estos dos peligros previamente identificados, acecha otro. Las secuelas de las supernovas siempre producen rayos X, pero si la onda expansiva de la supernova golpea el gas circundante denso, puede producir una dosis particularmente grande de rayos X que llega meses o años después de la explosión y puede durar décadas.
Los cálculos en este último estudio se basan en observaciones de rayos X de 31 supernovas y sus secuelas obtenidas principalmente de Chandra, las misiones Swift y NuSTAR de la NASA y XMM-Newton de la ESA (Agencia Espacial Europea).
El análisis de estas observaciones muestra que las supernovas que interactúan con su entorno pueden tener consecuencias letales para los planetas ubicados a unos 160 años luz de distancia.
(Ilustración de un planeta similar a la Tierra antes y después de la exposición a la radiación. Crédito de la ilustración NASA CXC M. Weiss)
Efecto de los Rayos X sobre los planetas
“Si un torrente de rayos X pasa sobre un planeta cercano, la radiación alteraría severamente la química atmosférica del planeta”, dijo Ian Brunton de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, quien dirigió el estudio. “Para un planeta similar a la Tierra, este proceso podría acabar con una parte significativa del ozono, que en última instancia protege la vida de la peligrosa radiación ultravioleta de su estrella anfitriona”.
Si un planeta con la biología de la Tierra fuera golpeado con radiación sostenida de alta energía de una supernova cercana, especialmente una que interactúa fuertemente con su entorno, podría provocar la desaparición de una amplia gama de organismos, especialmente los marinos en la base de la cadena alimentaria. . Estos efectos pueden ser lo suficientemente significativos como para iniciar un evento de extinción masiva.
"La Tierra no está en peligro por un evento como este ahora, porque no hay supernovas potenciales dentro de la zona de peligro de rayos X", dijo el coautor Connor O'Mahoney, también de la Universidad de Illinois. "Sin embargo, puede darse el caso de que tales eventos jugaran un papel en el pasado de la Tierra".
Existe una fuerte evidencia, incluida la detección en diferentes lugares del mundo de un tipo de hierro radiactivo, de que las supernovas ocurrieron cerca de la Tierra hace entre dos y ocho millones de años. Los investigadores estiman que estas supernovas estaban entre 65 y 500 años luz de distancia de la Tierra.
La Tierra se encuentra en la "burbuja local", una burbuja de gas caliente de baja densidad que aún se expande y está rodeada por una capa de gas frío que abarca unos 1000 años luz. La expansión hacia afuera de las estrellas cerca de la superficie de la Burbuja Local implica que se formó a partir de un estallido de formación de estrellas y supernovas cerca del centro de la burbuja hace unos 14 millones de años. Las estrellas jóvenes masivas responsables de las explosiones de supernova estaban entonces mucho más cerca de nuestro planeta de lo que están ahora, lo que puso a la Tierra en un riesgo mucho mayor por estas supernovas en el pasado.
Si bien esta evidencia no vincula a las supernovas con ningún evento de extinción masiva en particular en la Tierra, sí sugiere que las explosiones cósmicas han afectado a nuestro planeta a lo largo de su historia.
Aunque la Tierra y el sistema solar se encuentran actualmente en un espacio seguro en términos de posibles explosiones de supernovas, muchos otros planetas de la Vía Láctea no lo están. Estos eventos de alta energía reducirían efectivamente las áreas dentro de la galaxia de la Vía Láctea, conocidas como la Zona Galáctica Habitable, donde las condiciones serían propicias para la vida tal como la conocemos.
Debido a que las observaciones de supernovas en rayos X son escasas, particularmente de la variedad que interactúa fuertemente con su entorno, los autores argumentan que las observaciones de seguimiento de las supernovas que interactúan durante meses y años después de la explosión serían valiosas.
"La investigación adicional sobre los rayos X de las supernovas es valiosa no solo para comprender el ciclo de vida de las estrellas", dijo el coautor Brian Fields de la Universidad de Illinois, "sino que también tiene implicaciones para campos como la astrobiología, la paleontología y la tierra y ciencias planetarias”.
El artículo que describe este resultado aparece en la edición del 20 de abril de 2023 de The Astrophysical Journal y está disponible aquí . Los otros coautores del artículo son Adrian Melott de la Universidad de Kansas y Brian Thomas de la Universidad de Washburn en Kansas.
El Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsonian controla las operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.
Fuentes: NASA y The Astrophysical Journal: Supernovas luminosas en rayos X: Amenazas para las biosferas terrestres Ian R. Brunton et al, X-Ray-luminous Supernovae: Threats to Terrestrial Biospheres, The Astrophysical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-4357/acc728
