Título: A Model of Habitability Within the Milky Way Galaxy
Autores: M. G. Gowanlock, D. R. Patton, S. M. McConnell
Institución del Primer Autor: Trent University, Ontario, Canada
Estatus: Publicado en Astrobiology
Astrobites original: Finding the Galactic Habitable Zone
Zona de Habitabilidad Galáctica
Una idea bastante excitante dentro de las ciencias planetarias es encontrar vida en otros planetas. Se ha discutido ya mucho (en astrobites en inglés) acerca de la habitabilidad en el espacio interestelar e incluso de cómo la materia oscura puede afectar la habitabilidad y cómo modelos de circulación global pueden ser usados para modelar planetas potencialmente habitables.
Ahora, astrónomos especializados en galaxias y evolución galáctica han empezado a plantear la habitabilidad desde una perspectiva completamente diferente a las anteriormente mencionadas. En lugar de tratar de determinar la zona o región alrededor de la estrella donde los planetas que orbiten podrían desarrollar vida, ellos estan modelando las zonas en la Galaxia donde podrían existir estos planetas con una mayor probabilidad. Ellos llaman a esta región la Zona de Habitabilidad Galáctica (GHZ por sus siglas en inglés, “Galactic Habitable Zone”).
Construyendo un modelo para la Galaxia
El método para determinar la GHZ reside en construir una galaxia conformada de estrellas y variar algunos parámetros para analizar las regiones donde sea probable que existan planetas en los cuales la vida se forme y tengan condiciones suficientes para que además sea estable. Los autores comienzan eligiendo dos diferentes Funciones de Masa Inicial, esto es, dos leyes que digan en qué proporción se forman las estrellas de diferentes masas. También usan dos diferentes distribuciones de densidad estelar. Estas dos suposiciones, por tanto, dan cuatro diferentes modelos galácticos. Para cada modelo, se incluye una dependencia radial con la metalicidad en el disco galáctico; esto es así porque se observa que la metalicidad varía desde el interior de la galaxia (donde la región es más metálica) hasta el exterior (donde la metalicidad decrece).
De esta forma se estudia la probabilidad de formar vida en las diferentes regiones del disco.
Las supernovas erradican formas de vida compleja
Si una supernova llega a ocurrir en las cercanías de un planeta potencialmente portador de vida, cualquier vida en dicho planeta será probablemente asesinada por el rápido flujo de rayos cósmicos, rayos gamma y rayos X. Esto implica que un modelo auto consistente de la ocurrencia de supernovas debe ser incluido en el análisis. Las estrellas de alta masa se convierten en supernovas de Tipo II al final de sus vidas y cerca del 1% de las estrellas de menor masa se convierten en supernovas del Tipo Ia después de convertirse en enanas blancas. La tasa de ocurrencia de supernovas en una región específica de la Galaxia es ligeramente diferente para cada uno de los cuatro modelos que se usaron, debido al tamaño y densidades de las poblaciones estelares.
La radiación de supernovas Tipo II destruye las capas protectoras atmosféricas en cualquier planeta que se encuentre a menos de 8 parsec (26 años luz) de distancia. Este rango es mayor para las Tipo Ia, el cual es de 20 parsec (65 años luz). Esto conlleva una dificultad substancial para que la vida se forme en regiones muy densas de la Galaxia en donde la probabilidad de ser bombardeada por radiación de supernova será mayor.
La formación de planetas depende de la metalicidad
Los autores usan un modelo de formación de planetas para encontrar la probabilidad de que estos se formen dentro de la zona de habitabilidad estelar (la distancia de la estrella a la cual el agua líquida puede existir en la superficie de un planeta) en cada una de las estrellas en sus modelos galácticos. Usando simulaciones de formación planetaria se determina también la probabilidad de que una nube gigante de gas migre al interior de un sistema estelar y se convierta en un Júpiter Caliente, el que podría expulsar un planeta habitable fuera del sistema estelar. La formación planetaria parece depender de la metalicidad, así que más planetas en la zona habitable serán encontrados en el interior de la Galaxia, donde las estrellas son generalmente más ricas en metales.
Resultados
Los factores que afectan la habitabilidad se combinan para formar una Zona de Habitabilidad Galáctica para cada modelo. Las GHZ tienen la más grande probabilidad de tener:
1. Planetas que se formen en la zona de habitabilidad estelar.
2. Planetas que no fueron esterilizados por supernovas.
3. Planetas que han tenido suficiente tiempo (~4 giga años) para formar vida compleja.
Ellos encontraron en todos sus modelos que entre ~1.2% y ~1.7% de las estrellas poseen un planeta habitable y que la mayoría de los planetas habitables se encuentran en la región más interior de la galaxia. Éste resultado difiere de previos estudios que sugieren que las regiones interiores sufren un bombardeo más frecuente por radiación de supernovas, pero en esos casos se usaron modelos para la tasa de ocurrencia de supernovas menos sofisticados que en el presente estudio. En este análisis, tanto la metalicidad como el número tan grande de estrellas en la región interior parecen pesar más que los altos niveles de ocurrencia de supernovas. La GHZ y cómo evoluciona en el tiempo se muestran en la siquiente figura
Figura 1: La distancia radial desde el centro galáctico es graficado versus la fecha de nacimiento de cada planeta; el color representa el número de planetas habitables por parsec. Modelos 1 y 3 usan un IMF de Salpeter y Modelos 2 y 4 de Kroupa, con dos diferentes densidades de población estelar. El número de planetas habitables es más grande hacia el interior de la galaxia en todos los modelos. Figura 10, Gowanlock et al. 2011.
Más allá
Este estudio representa un excelente paso para entender los factores galácticos que afectan la habitabilidad. Los autores sugieren que éste análisis puede ser mejorado con un mejor censo de los sistemas planetarios de la Vía Lactea, como los que fueron obtenidos por el telescopio espacial Kepler.
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