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El mejor momento y lugar para vivir en la Vía Láctea

El universo es maravilloso. Está lleno de lugares extraños como las nebulosas o los agujeros negros y, a su vez, ocurren eventos increíbles como las supernovas o los estallidos de rayos gamma. Todos esos son eventos extraordinarios que la humanidad se afana por observar y entender, pero… mejor desde lejos. Si uno de esos sucesos tan sumamente energéticos ocurriera en nuestra Galaxia, a la distancia necesaria de nuestro planeta, ¿podría tener un impacto importante en la vida? ¿ha ocurrido con anterioridad?. En el artículo que presentamos hoy se intenta responder a estas preguntas, evaluando qué zonas de nuestra galaxia, la Vía Láctea, y qué momentos de su historia son los más seguros para la vida tal como la conocemos. Pero comencemos por el principio:

¿Qué peligros hay ahí fuera?

En el artículo desean estudiar únicamente los eventos que sean letales para la vida en general, es decir, que de ocurrir en nuestra Galaxia y a una cierta distancia de un planeta habitado, el evento provocaría una gran extinción masiva a escala planetaria. Para ello consideran los eventos que sean lo suficientemente energéticos como para eliminar el 90% de la capa de ozono de nuestro planeta. Este hecho permitiría que una gran cantidad de radiación ultravioleta proveniente del Sol alcanzara la superficie haciendo casi imposible la vida terrestre y siendo letal para el fitoplancton marino, el cual forma la base de la cadena alimenticia en los océanos y es responsable de la producción de oxígeno. Llamaremos a estos sucesos “eventos letales”. Los tres eventos letales que pueden ocurrir en nuestra Galaxia son (por sus siglas en inglés):

  • SN (Supernovas): es la explosión que ocurre al final de la vida de una estrella muy masiva. Sería el evento menos energético de los considerados.
  • SGRB (Estallidos de Rayos Gamma de Corta duración): son explosiones de menos de 2 segundos de duración en las que se genera una gran cantidad de radiación en forma de rayos gamma principalmente.
  • LGRB (Estallidos de Rayos Gamma de Larga duración): son, como los anteriores, estallidos de rayos gamma pero que tienen una duración más larga y, por tanto, expulsan una cantidad de energía muchísimo mayor. Están asociados con el colapso del núcleo de estrellas súper-masivas que rotan muy rápidamente. Son los eventos astrofísicos más peligrosos para la vida en la Tierra.

Ahora que conocemos los peligros, el siguiente paso es analizar con qué regularidad ocurren estos eventos en el tiempo y en qué zonas de la Galaxia se dan con más frecuencia.

Evolución de eventos letales en la Vía Láctea

Los eventos letales están asociados con la muerte de estrellas masivas por lo que es importante estudiar a qué ritmo se crean nuevas estrellas en la Galaxia; en astrofísica se denomina la Tasa de Formación Estelar (SFR, por sus siglas en inglés). Por otro lado, también es importante conocer a partir de qué material se crean esas nuevas estrellas. Esto último se estudia con lo que llamamos metalicidad, que consiste en medir qué cantidad de materia de una estrella no es ni hidrógeno ni helio. En la Figura 1 (izquierda) se muestra la evolución de la SFR a lo largo del tiempo (eje vertical) según a qué distancia del centro de la Galaxia nos encontremos (eje horizontal). Cuanto más oscuro mayor formación estelar. De igual modo se muestra la evolución de la metalicidad (Fig. 1, derecha).

Figura 1. Izquierda: evolución de la tasa de formación estelar en la Vía Láctea en función de la distancia al centro Galáctico (eje horizontal) y a lo largo de los últimos 11 mil millones de años (1 Gyr = 1000 Ma; eje vertical), abajo representa el pasado y arriba la actualidad. Cuanto más oscuro, mayor tasa de formación estelar. Podemos observar cómo ha disminuido cerca del centro Galáctico y ha aumentado en las partes externas. Derecha: metalicidad de la Galaxia en función de la distancia a su centro. (Crédito: artículo original).

Con esta información se han podido calcular cuántos eventos letales han ocurrido en los últimos 500 millones de años (Ma) en función de la distancia al centro de la Galaxia. Lo podemos ver en la Figura 2. La línea roja indica la suma total de los tres tipos de eventos letales (SN+SGRB+LGRB) que ocurren en 500 Ma a un radio dado. La línea negra vertical indica la distancia del centro Galáctico a la que se encuentra nuestro planeta. Como podemos ver en la figura, en la posición de la Tierra, el número de eventos es superior a 1 dentro de los últimos 500 Ma. Esto apoyaría la hipótesis de que la extinción masiva del Ordovícico-Silúrico, hace 439 Ma, fue debida a un evento LGRB. Esta extinción es una de las 5 extinciones masivas que han ocurrido en la historia de la Tierra, siendo la segunda más mortífera. En ella se extinguieron el 85% de las especies del planeta.

Figura 2. Número total de eventos letales ocurridos en los últimos 500 millones de años (Ma) en función de la distancia al centro Galáctico. La línea roja indica el total de los 3 tipos de eventos considerados. La línea negra indica la distancia del centro Galáctico a la que se encuentra nuestro planeta. Las líneas azules discontinuas indican la densidad de planetas de tipo terrestre orbitando estrellas de tipo M y F,G,K, respectivamente. A la distancia que nos encontramos del centro lo más probable es tener un evento LGRB en los últimos 500 Ma. (Crédito: artículo original).

Situación actual: ¿cómo de peligroso es nuestro vecindario Galáctico?

Según se observa en la Figura 2, las SN y los SGRB no deben preocuparnos demasiado, ya que ambos eventos ocurren mucho más cerca del centro de la Galaxia que de donde nos encontramos. Por otro lado, se ha determinado que la frecuencia en que ocurren los LGRB depende directamente de la metalicidad. Teniendo esto en cuenta, en el artículo se presenta el mapa de letalidad de la Galaxia en función de la distancia al centro y cómo ha evolucionado con el tiempo.

La metalicidad aumenta con el paso del tiempo. Esto se debe a que los metales (recordemos: elementos que no son hidrógeno ni helio) se forman en el centro de las estrellas masivas y se esparcen con la explosión de estas en forma de supernova. Por tanto, si la metalicidad aumenta, el número de LGRB bajará con el tiempo. Si miramos el mapa de letalidad (Figura 3), vemos que hay dos valles en los que el número de eventos LGRB es menor que 1 (en verde intenso).

Figura 3. Mapa de eventos letales en la Galaxia en los últimos 500 millones de años (Ma). La posición actual de nuestro Sol se indica con un punto amarillo en la parte superior del gráfico. La parte más roja indica un mayor número de eventos letales y la verde una menor cantidad de ellos. Existen dos valles con un mínimo número de eventos letales, uno en la zona exterior al inicio de la formación de nuestra Galaxia y otro entre 2-8 kpc en la actualidad, donde nos encontramos. (Crédito: artículo original

El primero está en la zona exterior de la Galaxia, al principio de su formación. El segundo está en la actualidad (parte más arriba del gráfico), a una distancia de entre 2 y 8 kpc del centro (1 kilopársec (kpc) = 1000 pársecs (pc); un pársec equivale a 3.26 años luz), justo donde se encuentra nuestro sistema solar, marcado con un punto amarillo. El gráfico muestra que en adelante incluso la situación irá a mejor y el número de eventos LGRB será menor.

Aunque la historia parece indicar que eventos como los LGRB no destruyen por completo la vida en la Tierra, sí pueden arrasar con gran parte de las especies existentes, por lo que sería mejor no encontrarse con ninguno cercano. Considerando esto, parece que nos ha tocado un buen lugar y momento en el que vivir en la Vía Láctea, así que esperemos que siga siendo así.

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