¿Existe una “zona galáctica” para los planetas habitables?

(aunque el pensamiento aún es muy temprano, y los detalles están obligados a cambiar a medida que aprendemos más). En particular, todavía estamos tratando de descubrir la habitabilidad de los planetas que orbitan alrededor de las estrellas enanas rojas (especialmente los planetas bloqueados por mareas), y esto podría cambiar significativamente la respuesta a las restricciones de habitabilidad dentro de la galaxia.

En general, los planetas deben formarse en regiones de metalicidad relativamente alta (ya que los planetas terrestres deben formarse a partir de elementos más pesados ​​que el hidrógeno / helio). Las regiones de metalicidad relativamente alta tienden a estar más cerca del centro de la galaxia porque los elementos más pesados ​​solo pueden ser formados por supernovas, y las supernovas tienden a concentrarse hacia el centro de la galaxia (donde la densidad del gas es significativamente mayor). Hacia la periferia de la galaxia, simplemente no hay suficientes supernovas para formar los elementos pesados ​​necesarios para la formación del planeta.

Pero, por otro lado, las supernovas cercanas también tienen el potencial de hacer habitable un planeta, lo que podría reducir la habitabilidad de los planetas que están demasiado cerca del centro de la galaxia. Las supernovas cercanas pueden destruir la capa de ozono de un planeta (aunque todavía hay numerosos factores que determinan si esto destruye o no la habitabilidad de un planeta). Como hay significativamente más estrellas cerca del centro de la galaxia, también existe un potencial considerablemente mayor para que las estrellas cercanas ejerzan fuerzas gravitacionales lo suficientemente significativas como para distorsionar las órbitas de los planetas alrededor de la estrella madre. En otras palabras, tiene una mayor probabilidad de un tirón gravitacional externo lo suficientemente fuerte como para distorsionar la órbita de Mercurio hasta el punto en que su órbita puede volverse caótica y finalmente golpear la Tierra (o salir del sistema solar por completo), o un tirón gravitacional externo que puede distorsionar las regiones externas de la Nube de Oort, lo que podría enviar un mayor número de cometas que golpean la Tierra a lo largo de la historia de la Tierra.

Luego está el factor de que las estrellas cercanas al centro de la galaxia también tienden a ser más antiguas (ya que la mayor parte del gas y el polvo formadores de estrellas se han agotado durante mucho tiempo), lo que hace que la mayoría de las estrellas sobrevivientes sean estrellas K y M -estrellas (en este momento de la edad del universo). Además, hay una escala de tiempo para el bloqueo de mareas que varía con la distancia desde la estrella, por lo que a medida que un planeta envejece, también es más probable que esté bloqueado por las mareas. Parece que la comunidad de exoplanetas parece estar de acuerdo en que los planetas bloqueados por las mareas alrededor de las enanas M son más habitables de lo que se pensaba, por lo que esto podría hacer que el borde interior de la zona habitable esté más cerca del centro de la galaxia de lo que se pensaba.

Tradicionalmente (o del razonamiento de Lineweaver et al. 2004 [1]) tendemos a pensar en la zona habitable galáctica como un “toro”, donde hay un límite interno para la habitabilidad galáctica y un límite externo para la habitabilidad galáctica (Lineweaver et al. 2004. estiman que este toro oscila entre 7 y 9 kpc, donde el sistema solar está a 8.33 kpc del centro galáctico). Vea abajo

Un artículo más reciente (Gowanlock et al. 2011) [2] argumenta a favor de una interpretación más liberal de la habitabilidad más cerca del centro de la Vía Láctea, como se muestra en el siguiente diagrama:

¿Por qué? Debido a que es totalmente posible que el número de planetas habitables esté más cerca del centro de la galaxia, incluso si la fracción de planetas habitables es más baja, simplemente porque hay más sistemas solares más cerca del centro de la galaxia.

Aquí, el tiempo (Gya) indica el tiempo desde que se formó la Vía Láctea, y la distancia radial significa la distancia de una estrella desde el centro de la galaxia de la Vía Láctea. El Sol está a una distancia de 8.33 kpc del centro de la Vía Láctea. Si nos movemos hacia abajo en el eje del tiempo, podemos ver que la fracción de estrellas con planetas habitables a cualquier distancia generalmente disminuye con el tiempo (aunque no estoy seguro sobre el razonamiento del papel sobre las distancias radiales lejos del centro de la galaxia: hay un período de tiempo después de la formación de galaxias cuando la metalicidad aumenta por primera vez, y la pregunta es cuánto tiempo ocurre este período de aumento de la metalicidad y cómo este período varía según la distancia radial).

Otro factor en la habitabilidad podría ser la distancia z del sistema solar por encima (o debajo) del plano medio de la Vía Láctea (ya que la Vía Láctea no es plana, sino que contiene una protuberancia). Esto se explora en dos diagramas a continuación, donde la parte inferior izquierda muestra que el número de planetas habitables tiende a ser más alto cerca del plano medio (donde hay los planetas más habitables), pero que la fracción de planetas habitables en realidad tiende a ser mayor. un poco más alejado del plano medio (ya que esta región está asociada con una mayor metalicidad y una menor densidad estelar).


Creo que otra región interesante (pero no simétrica y más difícil de modelar) para explorar serían las regiones de la Vía Láctea que han chocado con galaxias satélite más pequeñas (como la galaxia enana Sagitarrus). Estas colisiones más pequeñas pueden crear brevemente nuevas regiones de formación estelar intensa que luego pueden seguirse con numerosas supernovas (pero también regiones de formación de planetas mejorada), pero ambas solo por un tiempo. Sería interesante ver si esto crea “islas” localizadas de alta habitabilidad dentro de estas regiones de colisión.

[1] [astro-ph / 0401024] La zona habitable galáctica y la distribución por edades de la vida compleja en la Vía Láctea
[2] Página sobre Arxiv
(comunicado de prensa en Astronomers Publish New Map of Galactic Habitable Zone | MIT Technology Review)

Desconocido.

Es una hipótesis seria, conocida como la hipótesis de la Tierra Rara, los planetas similares a la Tierra no pueden formarse más lejos del centro galáctico que nosotros, y sufrirían accidentes cósmicos si los hubiera más cerca.

Pero los nuevos descubrimientos siguen cambiando nuestras nociones de lo que es posible o probable en los sistemas solares extraterrestres.

Sí, una pregunta clave sería, ¿qué tan gruesa es esa banda de habitabilidad? Podrían ser unos pocos miles de años luz.

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