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 del Centro de investigación de Chandra, tiene implicaciones para el estudio de los exoplanetas y su habitabilidad.
Esta amenaza recién descubierta proviene de la onda expansiva de una supernova que golpea el gas denso que rodea la estrella que explotó, como se muestra en la parte superior derecha de la impresión del artista. Cuando ocurre este impacto, puede producir una gran dosis de rayos X que llega a un planeta similar a la Tierra (que se muestra en la parte inferior izquierda, iluminado por su estrella anfitriona fuera de la vista a la derecha) meses o años después de la explosión y puede durar décadas. Una exposición tan intensa puede desencadenar un evento de extinción en el planeta.
Un nuevo estudio que informa sobre esta amenaza se basa en observaciones de rayos X de 31 supernovas y sus secuelas, principalmente del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, las misiones Swift y NuSTAR y XMM-Newton de la ESA, que muestran que los planetas pueden estar sujetos a dosis letales de radiación ubicada a unos 160 años luz de distancia. Cuatro de las supernovas del estudio (SN 1979C, SN 1987A, SN 2010jl y SN 1994I) se muestran en imágenes compuestas que contienen datos de Chandra en la imagen complementaria.
4 de las 31 supernovas del estudio (Crédito: NASA/CXC/Univ. of Illinois/I. Brunton et al.
Antes de esto, 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.
Si un torrente de rayos X barre un planeta cercano, la radiación podría alterar gravemente la química atmosférica del planeta. Para un planeta similar a la Tierra, este proceso podría eliminar una parte significativa del ozono, que en última instancia protege la vida de la peligrosa radiación ultravioleta de su estrella anfitriona. También podría conducir a la desaparición de una amplia gama de organismos, especialmente los marinos en la base de la cadena alimentaria, lo que conduciría a un evento de extinción.
Después de años de exposición letal a los rayos X por la interacción de la supernova y el impacto de la radiación ultravioleta de la estrella anfitriona de un planeta similar a la Tierra, es posible que se produzca una gran cantidad de dióxido de nitrógeno, lo que causa una neblina marrón en la atmósfera, como se muestra en la imagen. ilustración. También podría ocurrir un “desverdecimiento” de las masas de tierra debido al daño a las plantas.
La impresión de un artista por separado (panel n.° 1) muestra el mismo planeta similar a la Tierra que abundaba en vida en el momento de la supernova cercana, años antes de que se sintieran la mayoría de los impactos de rayos X (panel n.° 2).
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
Entre las cuatro supernovas del conjunto de imágenes, SN 2010jl ha producido la mayor cantidad de rayos X. Los autores estiman que entregó una dosis letal de rayos X para planetas similares a la Tierra a menos de 100 años luz de distancia.
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 2 y 8 millones de años. Los investigadores estiman que estas supernovas estaban entre 65 y 500 años luz de distancia de la Tierra.
Aunque la Tierra y el Sistema Solar se encuentran actualmente en un espacio seguro en términos de posibles explosiones de supernova, 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 instan a realizar observaciones de seguimiento de las supernovas que interactúan durante meses y años después de la explosión.
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 autores del artículo son Ian Brunton, Connor O’Mahoney y Brian Fields (Universidad de Illinois en Urbana-Champaign), Adrian Melott (Universidad de Kansas) y Brian Thomas (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.
Referencia: Brunton, I. et al. 2023, ApJ, 947, 42
NASA/CXC/Univ. de Illinois/I. Brunton y col.; Ilustración: NASA/CXC/M. Weiss