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Estrella gemela

Un segundo Sol

Un astro situado en la constelación de Draco es una copia casi perfecta del cuerpo celeste que alumbra a la Tierra

034-036_NovoSOL_196-1Una estrella muy similar al Sol acaba de atravesar una batería de meticulosos exámenes. El espectrómetro de alta resolución del Observatorio Keck, en Hawai, descompuso la luz del astro en sus colores constitutivos y esas formas de emisión electromagnética fueron, una por una, comparadas con las del Sol. Los resultados confirmaron las sospechas del primer diagnóstico sobre la estrella, emitido hace cinco años por el astrofísico peruano Jorge Meléndez, quien se desempeñaba entonces en la Universidad Nacional de Australia y actualmente lo hace en el Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas de la Universidad de São Paulo (IAG-USP). La HIP 56948 constituye realmente la mejor gemela solar conocida. Su masa, temperatura superficial, radio, brillo, composición química, en resumen, los principales parámetros de la estrella son prácticamente idénticos a los del Sol. “Las diferencias en las medidas entre ambas estrellas se ubican dentro de márgenes de error bastante aceptables”, dice Meléndez, quien estudia al astro merced al apoyo obtenido en el marco de un proyecto financiado por la FAPESP. “Comparadas con la HIP 56948, otras gemelas tan sólo son primas lejanas del Sol”.

La gemela solar se localiza en el hemisferio norte celeste, en la constelación del Dragón o Draco, a mitad del trayecto entre las estrellas Alpha Ursa Majoris y Polar, esta última, famosa por utilizarse desde la antigüedad como guía para la navegación. La HIP 56948, en ocasiones denominada HD 101364, se encuentra a 200 años luz de la Tierra, algo equivalente a 12,6 millones de veces más lejos que el Sol. Antes del primer estudio comparativo entre la HIP 56948 y el Sol, realizado en 2007, la mayor aspirante a ser considerada un clon de nuestra estrella era la 18 Scorpii, ubicada en la constelación boreal de Escorpio. A 45 años luz de distancia de la Tierra, esa estrella fue descrita como una gemela del Sol en 1997 por el astrofísico Gustavo Porto de Mello, de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ). “Estamos erigiendo una pequeña tradición en Brasil por estudiar gemelas”, afirma Porto de Mello, quien no participó en el trabajo sobre la estrella de la constelación de Draco.

Más allá de las similitudes físicas y químicas con el Sol, los test con la HIP 56948 revelaron otra interesante característica en sus alrededores. Las condiciones en torno al astro parecen ser compatibles con la existencia de un conjunto de planetas con una disposición similar a la del sistema solar, donde pequeños mundos rocosos se ubican cerca de la estrella y grandes planetas gaseosos ocupan la zona periférica. Este aparente punto en común con el Sol convierte, en teoría, a la HIP 56948 en una buena aspirante a albergar en sus cercanías planetas semejantes a la Tierra, a pesar de que aún no se ha descubierto ningún mundo extrasolar en su entorno. Estas conclusiones forman parte de un estudio coordinado por el astrofísico de la USP y aceptado para su publicación en la revista científica Astronomy & Astrophysics.

No existe una definición exacta acerca de qué es una gemela solar. Sigue siendo un tema en debate hasta qué punto una estrella debe ser idéntica o muy similar al Sol para recibir esa denominación. Algunas estrellas son parecidas al Sol cuando se analizan ciertos parámetros, pero distintas en otros aspectos. A medida que los astrofísicos obtienen mayor cantidad de datos sobre las estrellas, las similitudes y diferencias se hacen más evidentes. Por una cuestión práctica y debido a limitaciones en el instrumental disponible actualmente, la búsqueda de gemelas solares se concentra en un área celeste ubicada a un máximo de 300 años luz de la Tierra, donde, según la proyección de los astrofísicos, existirían algunas decenas de gemelas solares. Esta zona representa una porción ínfima del Universo. Pero es necesario comenzar la búsqueda por lo más cercano.

034-036_NovoSOL_196-2En el caso de la HIP 56948, los puntos en común entre ambos astros son asombrosos. La comparación de una serie de parámetros importantes revela una especie de empate técnico entre estas estrellas. La masa de HIP 56948 es, por ejemplo, tan sólo un 2% mayor que la del Sol, dentro de un margen de error en la medición realizada por Meléndez y sus colaboradores, también del 2%. Su radio es de 687 mil kilómetros, un 1,3% menor que el de Sol. La temperatura promedio en la superficie de ambas –en su capa más externa, que les confiere su tono amarillento– es casi la misma. Difiere un 0,3%. La de la gemela solar es de 5.521 ºC, 17 ºC superior a la del Sol. En comparación, la temperatura de la 18 Scorpii, la segunda gemela más parecida a nuestra estrella madre, es 54 ºC mayor. La diferencia de brillo real de HIP y del Sol resulta casi imperceptible. La gemela es un 1,4% menos luminosa.

Pese a todos estos rasgos casi idénticos, ambas estrellas presentan una diferencia de edad significativa, de aproximadamente mil millones de años, según los cálculos más recientes de los investigadores. Son como gemelas, aunque pertenecientes a generaciones distintas. El Sol tiene 4.570 millones de años, mientras que HIP, 3.520 millones de años. “Eso desde ningún punto de vista es malo”, dice el astrofísico Ivan Ramirez, de la Universidad de Texas, otro de los autores del artículo. “Sucede que podemos estudiar cómo era la evolución del Sol hace mil millones de años”. Existe un problema extra en lo que atañe a ese parámetro. “Determinar la edad de una estrella es algo notoriamente complejo”, pondera Martin Asplund, de la Universidad Nacional de Australia, otro astrofísico que firmó el trabajo publicado en la revista A & A. “Es posible que HIP 56948 cuente casi con la misma edad del Sol”. O incluso que sea más antigua que nuestra estrella madre, una idea sostenida por otros estudios científicos, aun en un paper más antiguo de Meléndez quien, sin embargo, se basaba en datos de inferior calidad. El margen de error para ese parámetro es bastante mayor que para otras propiedades estelares.

HIP 56948 exhibe una firma química similar en gran medida a la peculiar composición del Sol, menos rico en ciertos metales si se lo compara con otros tipos de estrellas. La gemela solar también posee deficiencia en ciertos elementos, tales como níquel y hierro, aunque en un grado que varía entre un 2% y un 3% menos acentuado que nuestra estrella. Una corriente de astrofísicos, entre ellos el investigador de la USP, considera que el déficit de algunos metales en la composición del Sol puede estar relacionado con el proceso de formación de los planetas a su alrededor. Para los que suscriben esa interpretación, una porción del material presente en la nube primordial de gas que originó al Sol se condensó en forma de polvo y posteriormente originó las estructuras mayores que formaron los planetas, sobre todo los rocosos (Mercurio, Venus, Tierra y Marte). De esa manera, según esa corriente de razonamiento, nuestra estrella “perdió” una fracción de su materia prima para dar origen a los planetas de su entorno. Por eso acabó con una cantidad menor de algunos metales en relación con el patrón usual de esos elementos, que se evidencia en otras estrellas.

Si esa hipótesis estuviera en lo cierto, la mejor gemela solar conocida puede albergar un sistema planetario análogo al nuestro. “Especulamos con que la HIP 56948 quizá posea un sistema planetario gemelo al del Sol”, afirma Meléndez. Por el momento, los investigadores no hallaron ningún mundo gigante y gaseoso, del tipo de Júpiter, en las órbitas más cercanas o en la denominada zona habitable alrededor de la estrella, la región en que, en función de las condiciones locales de temperatura, podrían, en teoría, prosperar formas de vida según el modelo existente en la Tierra. En la búsqueda de nuevos mundos en las cercanías de esa estrella, se utilizaron los datos suministrados por los observatorios estadounidenses de Keck, en Hawai, y McDonald, en Texas.

Parece ser una mala noticia, pero no es así. Si existiera un enorme planeta gaseoso en las cercanías de HIP 56948, la posibilidad de que exista ahí un pequeño mundo rocoso, similar a la Tierra, sería casi nula. Debido al juego de las interacciones gravitatorias, los planetas de gran porte, cuando se encuentran ubicados en las proximidades de su estrella, tienden a provocar la destrucción de los mundos menores, que son expulsados hacia el exterior del sistema o hacia el abrasador interior del astro luminoso. En consecuencia, el hecho de no haber hallado un Júpiter cálido, tal como se denomina a los planetas situados en las zonas cálidas cercanas a las estrellas, fue motivo de alivio para los investigadores.

034-036_NovoSOL_196-3El método utilizado para buscar planetas en los alrededores de la gemela solar fue el de la velocidad radial, la técnica más tradicional utilizada para ese fin desde mediados de los años 1990, cuando se descubrió el primer planeta extrasolar. Desde entonces, la mayoría de los casi 700 exoplanetas conocidos se ha identificado mediante ese recurso. La velocidad radial mide el efecto gravitatorio ejercido periódicamente por un planeta al pasar muy cerca de su estrella. A grandes rasgos, la presencia del planeta provoca que la estrella sufra oscilaciones o perturbaciones en su órbita. Cuanto mayor sea el planeta que gira a su alrededor, mayor será el sacudón apreciado en la estrella. “Con el instrumental actual disponible, solamente logramos detectar planetas 10 veces mayores que la Tierra”, comenta Meléndez, quien recientemente obtuvo autorización para utilizar durante 88 noches las instalaciones del Observatorio Europeo del Sur (ESO), en Chile, para observar gemelas solares.

Las nuevas mediciones ratificaron el estatus de la HIP 56948 como el astro conocido más parecido al Sol. No obstante, existe un aspecto en que 18 Scorpii, la estrella que fue destronada hace cinco años por HIP 56948 de la condición de mejor gemela solar, se muestra más similar al Sol. “No hay una estrella que sea un clon perfecto del Sol. Según los parámetros que adoptamos como referencia, una u otra estrella puede parecerse más al Sol”, afirma el astrofísico José Dias do Nascimento Jr, de la Universidad Federal de Rio Grande do Norte (UFRN), otro expertos en gemelas solares. “Si, por ejemplo, tomamos en cuenta básicamente las características del campo magnético, la 18 Scorpii es más parecida al Sol que HIP 56948”.

Nuestra estrella presenta un ciclo magnético más o menos regular. Cada 11 años, el Sol atraviesa un período de máxima actividad, signado por la aparición de un mayor número de manchas en su superficie, vistosas eyecciones de materia de su corona (el equivalente a su “atmósfera”) y una variedad de explosiones. Los picos de actividad solar son tan fuertes que afectan la vida en la Tierra. El clima puede alterarse, y pueden sufrir interrupciones las comunicaciones satelitales y las redes de transmisión de electricidad. El ciclo magnético de la 18 Scorpii, cuya edad estimada de 4.200 millones de años es bastante cercana a la del Sol, es de alrededor de siete años. “Todavía puede considerársela una notable gemela solar”, dice Gustavo Porto de Mello, de la UFRJ.

Aún no se conoce cuál es el patrón de actividad energética de la HIP 56948, cuyos estudios comenzaron más recientemente. Es posible que su ciclo magnético observe una periodicidad de entre cinco y diez años. “Si la actividad magnética en ella fuera extremadamente intensa, la posibilidad de que existan planetas con buenas condiciones para la vida en torno de la estrella resultan menores”, afirma Nascimento Jr. Con todo, en opinión de Meléndez, los datos preliminares sugieren que ese parámetro en la HIP 56948 es similar al del Sol. “En el fondo, intentamos descubrir si las estrellas muy similares al Sol tienden a reproducir sistemas planetarios semejantes al nuestro. Si esa relación existe, hallar gemelas solares puede ser una forma de descubrir planetas similares a la Tierra”, dice Porto de Mello.

El Proyecto
La influencia de la formación de planetas en la composición química de estrellas del tipo solar (nº 2010/17510-3); Modalidad Apoyo regular a proyecto de investigación; Coordinador Jorge Meléndez – IAG-USP; Inversión R$ 184.263,76 (FAPESP)

Artículo científico
MELÉNDEZ, J. et al. The remarkable solar twin HIP 56948: a prime target in the quest for other Earths. Astronomy & Astrophysics. En prensa, 2012.

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