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Análogo solar

Esta ilustración compara el Sol (a la izquierda), que es algo más grande y caliente, con la estrella Tau Ceti, relativamente inactiva. Las estrellas de tipo solar , los análogos...

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Esta ilustración compara el Sol (a la izquierda), que es algo más grande y caliente, con la estrella Tau Ceti, relativamente inactiva.

Las estrellas de tipo solar , los análogos solares (también llamados análogos ) y los gemelos solares son estrellas particularmente similares al Sol . La clasificación estelar es jerárquica, siendo el gemelo solar el más parecido al Sol, seguido del análogo solar y, finalmente, el de tipo solar. [ 1 ] Las observaciones de estas estrellas son importantes para comprender mejor las propiedades del Sol en relación con otras estrellas y la habitabilidad de los planetas. [ 2 ]

Por semejanza con el Sol

La definición de las tres categorías según su similitud con el Sol refleja la evolución de las técnicas de observación astronómica. Originalmente, el tipo solar era la definición más precisa de similitud con el Sol. Posteriormente, técnicas de medición más precisas y observatorios mejorados permitieron una mayor exactitud en detalles clave como la temperatura, lo que posibilitó la creación de una categoría de análogo solar para estrellas particularmente similares al Sol. Más adelante, las continuas mejoras en la precisión permitieron la creación de una categoría de gemelo solar para coincidencias casi perfectas.

La similitud con el Sol permite contrastar cantidades derivadas —como la temperatura, que se obtiene del índice de color— con el Sol, la única estrella cuya temperatura se conoce con certeza. Para las estrellas que no son similares al Sol, esta comparación no se puede realizar. [ 1 ]

Tipo solar

Estas estrellas son muy similares al Sol. Son estrellas de la secuencia principal con un color B−V entre 0,48 y 0,80, mientras que el Sol tiene un color B−V de 0,65. Alternativamente, se puede usar una definición basada en el tipo espectral , como F8V a K2V , que correspondería a un color B−V de 0,50 a 1,00. [ 1 ] Esta definición se ajusta a aproximadamente el 10 % de las estrellas, por lo que una lista de estrellas de tipo solar sería bastante extensa. [ 3 ]

Las estrellas de tipo solar muestran un comportamiento altamente correlacionado entre sus velocidades de rotación y su actividad cromosférica (por ejemplo, emisión de líneas H y K de calcio) y actividad coronal (por ejemplo, emisión de rayos X) [ 4 ] Debido a que las estrellas de tipo solar reducen su velocidad de rotación durante sus vidas de secuencia principal debido al frenado magnético , estas correlaciones permiten derivar edades aproximadas. Mamajek y Hillenbrand (2008) [ 5 ] han estimado las edades de las 108 estrellas de secuencia principal de tipo solar (F8V–K2V) dentro de 52 años luz (16 pársecs) del Sol basándose en su actividad cromosférica (medida a través de las líneas de emisión de Ca, H y K).

La siguiente tabla muestra una muestra de estrellas de tipo solar dentro de un radio de 50 años luz que casi cumplen los criterios para ser análogas al Sol (color B−V entre 0,48 y 0,80), según las mediciones actuales (el Sol se incluye para comparación):

Análogo solar

Estas estrellas son fotométricamente similares al Sol, y poseen las siguientes cualidades: [ 1 ]

  • Temperatura dentro de un rango de 500 K respecto a la del Sol (5278 a 6278 K)
  • Metalicidad del 50-200% (± 0,3 dex ) de la del Sol, lo que significa que el disco protoplanetario de la estrella habría tenido cantidades similares de polvo a partir del cual se podrían formar planetas.
  • No se permite la presencia de un compañero cercano (con un período orbital de diez días o menos), ya que un compañero de este tipo estimula la actividad estelar.

Entre los análogos solares que no cumplen con los criterios más estrictos de gemelo solar se incluyen, dentro de un rango de 50 años luz y en orden de distancia creciente (el Sol se menciona a modo de comparación):

Gemelo solar

Hasta la fecha no se ha encontrado ningún gemelo solar que coincida exactamente con el Sol. [ 49 ] Sin embargo, existen algunas estrellas que se aproximan mucho a ser idénticas al Sol y, por lo tanto, son consideradas gemelas solares por los miembros de la comunidad astronómica. Un gemelo solar exacto sería una estrella G2V con una temperatura superficial de 5778 K, tendría 4600 millones de años, la metalicidad correcta y una variación de luminosidad solar del 0,1 % . [ 49 ] Las estrellas con una edad de 4600 millones de años se encuentran en su estado más estable. La metalicidad, el radio , la composición química, la rotación , la actividad magnética y el tamaño adecuados también son muy importantes para una baja variación de luminosidad. [ 50 ] [ 51 ] [ 52 ] [ 53 ]

Clasificación espectral de Morgan-Keenan. El tipo de estrella más común en el universo son las enanas M, que representan el 76%. El Sol es una estrella de clase G (G2V) con 4600 millones de años de antigüedad y es más masivo que el 95% de todas las estrellas. Solo el 7,6% son estrellas de clase G.

Las estrellas que aparecen a continuación son más parecidas al Sol y poseen las siguientes cualidades: [ 1 ]

  • Temperatura dentro de los 50 K de la del Sol (5728 a 5828 K) [ a ] ​​(dentro de los 10 K del sol (5768–5788 K))
  • Metalicidad del 89-112% (± 0,05 dex ) de la del Sol, lo que significa que el proplyd de la estrella habría tenido casi exactamente la misma cantidad de polvo para la formación planetaria.
  • Ningún compañero estelar
  • Una edad comprendida entre los mil millones de años de la del Sol (de 3.6 a 5.6 Ga).

Otros parámetros del Sol: [ 54 ]

A continuación se presentan las estrellas conocidas que más se aproximan a cumplir los criterios para ser consideradas gemelas solares. El Sol se incluye a modo de comparación. Las casillas resaltadas están fuera del rango para ser consideradas gemelas solares. Es posible que la estrella haya sido catalogada como gemela solar en el pasado, pero en realidad es más bien una análoga solar.

Otras estrellas a veces se mencionan como candidatas a gemelas solares, como Beta Canum Venaticorum ; sin embargo, tiene una metalicidad demasiado baja (−0,21) para ser una gemela solar. 16 Cygni B a veces se menciona como gemela, pero forma parte de un sistema estelar triple y es demasiado antigua para ser una gemela solar, con 6,8 Ga.

Por habitabilidad potencial

Otra forma de definir un gemelo solar es como una "estrella habitable": una estrella con cualidades que se cree que son particularmente hospitalarias para un planeta que albergue vida. Las cualidades consideradas incluyen variabilidad, masa, edad, metalicidad y compañeros cercanos. [ 82 ] [ b ]

  • Al menos entre 0,5 y 1 mil millones de años de antigüedad.
  • En la secuencia principal
  • No variable
  • Capaz de albergar planetas terrestres
  • Apoyar una zona habitable dinámicamente estable
  • 0–1 estrellas compañeras estelares no anchas.

El requisito de que la estrella permanezca en la secuencia principal durante al menos 0,5–1  Ga establece un límite superior de aproximadamente 2,2–3,4 masas solares, correspondiente a un tipo espectral más caliente de A0 - B7V . Tales estrellas pueden ser 100 veces más brillantes que el Sol. [ 82 ] [ 85 ] La vida similar a la de los tardígrados (debido al flujo UV) podría potencialmente sobrevivir en planetas que orbitan estrellas tan calientes como B1V, con una masa de 10 M☉ y una temperatura de 25 000 K, una vida útil en la secuencia principal de unos 20 millones de años. [ c ]

La no variabilidad se define idealmente como una variabilidad inferior al 1%, pero el 3% es el límite práctico debido a las limitaciones de los datos disponibles. La variación en la irradiancia en la zona habitable de una estrella debido a una estrella compañera con una órbita excéntrica también es motivo de preocupación. [ 51 ] [ 52 ] [ 82 ] [ 53 ]

Es improbable que los planetas terrestres en sistemas estelares múltiples , es decir, aquellos que contienen tres o más estrellas, tengan órbitas estables a largo plazo. Las órbitas estables en sistemas binarios adoptan una de dos formas: órbitas de tipo S (satélite o circunestelar) alrededor de una de las estrellas y órbitas de tipo P (planetaria o circumbinaria) alrededor de todo el sistema binario. Los Júpiter excéntricos también pueden perturbar las órbitas de los planetas en zonas habitables. [ 82 ]

Se requiere una metalicidad de al menos el 40 % de la solar ([Fe/H] = −0,4) para la formación de un planeta terrestre similar a la Tierra. Una metalicidad alta se correlaciona fuertemente con la formación de Júpiter calientes , pero estos no son obstáculos absolutos para la vida, ya que algunos gigantes gaseosos terminan orbitando dentro de la zona habitable y podrían albergar lunas similares a la Tierra. [ 82 ]

Un ejemplo de este tipo de estrella es HD 70642 [ 86 ] , una G5V, con una temperatura de 5533 K, pero mucho más joven que el Sol, con 1900 millones de años. [ 87 ]  

Otro ejemplo sería HIP 11915 , que posee un sistema planetario con un planeta similar a Júpiter que orbita a una distancia parecida a la de Júpiter en el Sistema Solar. [ 88 ] Para reforzar las similitudes, la estrella es de clase G5V, tiene una temperatura de 5750  K, una masa y un radio similares a los del Sol, y es solo 500 millones de años más joven que este. Por lo tanto, la zona habitable se extendería en la misma área que la zona habitable en el Sistema Solar, alrededor de 1 UA. Esto permitiría la existencia de un planeta similar a la Tierra a esa distancia. [ 89 ]

Véase también

Notas a pie de página

  1. ↑ Un verdadero gemelo solar, según lo observado por el Observatorio Lowell, debería tener una temperatura dentro de ~10 K de la del Sol. El Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial, Observatorio Lowell, señaló en 1996 que se puede medir una precisión de temperatura de ~10 K. Una temperatura de ~10 K reduce la lista de gemelos solares a casi cero, por lo que se utiliza ±50 K para el gráfico. [ 2 ]
  2. ↑ habitabilidad, o habstar, se define actualmente como un área, como un planeta o una luna, donde puede existir agua líquida durante al menos un corto período de tiempo. [ 83 ] [ 84 ]
  3. ↑ La supergigante y la posterior supernova y estrella de neutrones (debido a una masa >8 M☉ ) probablemente destruirían la vida al final de la vida de la estrella B1V. 

Referencias

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  87. ↑ "Han encontrado un 'gemelo' del Sistema Solar" . BBC News . 3 de julio de 2003.
  88. ↑ "Se descubre un gemelo de Júpiter cerca de un gemelo solar" . eso.org/ . Consultado el 16 de julio de 2015 .
  89. ↑ "Variabilidad solar y clima terrestre – Ciencia de la NASA" . Consultado el 8 de enero de 2013 .

Lecturas adicionales

  • Lockwood, George Wesley; Skiff, Brian A.; Radick, Richard R. (1997). "La variabilidad fotométrica de las estrellas similares al Sol: observaciones y resultados, 1984-1995" . The Astrophysical Journal . 485 (2): 789–811 . Bibcode : 1997ApJ...485..789L . doi : 10.1086/304453 .
  • Porto de Mello, Gustavo Frederico; da Silva, Ronaldo; da Silva, Licio (2000). "Un estudio de estrellas gemelas solares a menos de 50 pársecs del Sol". Bioastronomía 99: Una nueva era en la búsqueda de vida . 213 : 73. Bibcode : 2000ASPC..213...73P .
  • Turnbull, Margaret C.; Tarter, Jill C. (2003). "Selección de objetivos para SETI. II. Enanas Tycho-2, cúmulos abiertos antiguos y las 100 estrellas más cercanas". The Astrophysical Journal Supplement Series . 149 (2): 423– 436. Bibcode : 2003ApJS..149..423T . doi : 10.1086/379320 .
  • Hall, Jeffrey C.; Lockwood, George Wesley (2004). "La actividad cromosférica y la variabilidad de las estrellas análogas al Sol con actividad cíclica y plana" . The Astrophysical Journal . 614 (2): 942– 946. Bibcode : 2004ApJ...614..942H . doi : 10.1086/423926 .
  • do Nascimento Jr., José Días; Castro, Matthieu Sebastián; Meléndez, Jorge; Bazot, Michael; Théado, Sylvie; Porto de Mello, Gustavo Federico; De Medeiros, José Renán (2009). "Edad y masa de los gemelos solares limitadas por la abundancia de litio". Astronomía y Astrofísica . 501 (1): 687– 694. arXiv : 0904.3580 . Código Bib : 2009A y A...501..687D . doi : 10.1051/0004-6361/200911935 . S2CID 9565600 .