¿Pueden los vientos de un Núcleo Galáctico Activo terminar con la habitabilidad de un planeta?

• Título: The impact of AGN outflows on the surface habitability of terrestrial planets in the Milky Way
• Autoras/es: A. Ambrifi, A. Balbi, M. Lingam, F. Tombesi, E. Perlman.
• Institución de la primera autora: Department of Physics, Tor Vergata University of Rome (Italia).
• Estado del artículo: Acceso abierto en arxiv.org.

Crédito de la imagen de título: adaptación de ESO / M. Kornmesser.

Muchas de las galaxias que observamos en el universo tienen un agujero negro supermasivo en su centro. Si dicho agujero negro se encuentra activo (es decir, absorbiendo muchísima masa), observamos lo que conocemos como AGN (del inglés, Active Galactic Nuclei, o Núcleo Activo Galáctico). Los AGNs son unas de las fuentes de emisión de radiación más potentes del universo y se ha comprobado que expulsan vientos muy energéticos. Dichos vientos están compuestos por gas y material que sale expulsado de los alrededores del agujero negro a grandes velocidades, alcanzando hasta el 10% de la velocidad de la luz.

Nuestra galaxia también tiene un agujero negro supermasivo en su centro, con más de 4 millones de veces la masa de nuestro Sol. Pero que nadie se alarme, actualmente se encuentra “inactivo” y no parece que se vaya a activar en un futuro próximo. Sin embargo, existen evidencias de que en el pasado sí estuvo activo, por lo que un grupo de investigación se ha preguntado cómo podrían afectar los vientos de un AGN a la existencia de vida en los planetas de su galaxia. A continuación, os contamos lo que han averiguado.

Tipos de vientos en AGNs

Un AGN expulsa vientos muy energéticos a grandes velocidades. Estos vientos acaban chocando con el medio interestelar de la galaxia y después se propagan por ella. En el artículo consideran que puede haber dos tipos de viento después del choque:

1. Impulsado por energía, abreviado ed (Energy Driven, por sus siglas en inglés): el viento conserva toda su energía cinética. Este es el más energético.
2. Impulsado por momento, abreviado md (Momentum Driven): el viento pierde parte de su energía, pero conserva todo su momento angular. Al haber perdido parte de la energía este es menos potente.

Suposiciones

En el artículo estudian cuál es el impacto de estos dos tipos de viento en las atmósferas de los planetas en función de su distancia al AGN. Como no conocemos vida en ningún otro lugar a parte de La Tierra, el equipo centra su atención únicamente en planetas como el nuestro. Dado que cuanto más complejo sea el modelo, más complicado es realizar una estimación, en el artículo se asumen las siguientes suposiciones, que simplifican el problema:

• Únicamente se consideran los vientos más energéticos emitidos por el AGN.
• La masa de la atmósfera de los planetas de la galaxia se supone similar a la de La Tierra.
• Suponen que se transfiere a la atmósfera del planeta toda la energía del viento que la alcanza.

El equipo de investigación se propuso analizar los siguientes efectos, que afectan a la existencia de vida tal y como la conocemos en la Tierra:

1. Calentamiento de la atmósfera. En este caso suponen que toda la energía del viento se utiliza para aumentar la temperatura de la atmósfera del planeta.
2. Pérdida atmosférica. El viento “empuja” la parte alta de la atmósfera y la va eliminando poco a poco.
3. Pérdida de la capa de Ozono. La capa de Ozono es fundamental para que cierta radiación letal para la vida no alcance la superficie del planeta, por lo que también estudiaron cómo el viento del AGN podría afectarle.

Una vez establecidos todos los casos y parámetros, llegó la hora de analizar qué ocurre en cada uno de ellos. Pero antes vamos a hacernos una imagen mental de las escalas de las que estamos hablando mirando a nuestra propia galaxia. La Figura 1 muestra un esquema de La Vía Láctea: en el centro se encuentra el bulbo y alrededor del mismo se encuentra en rotación el disco galáctico. En el centro del bulbo estaría el agujero negro que expulsa los vientos que estamos estudiando, mientras que nuestro sistema solar estaría situado en el disco externo, a una distancia de unos 8kpc (kilopársec, 1kpc = 3260 años luz) del centro de la galaxia. Ahora que ya nos hemos situado, veamos qué resultados obtuvieron en el artículo.

Lo que el viento se llevó

1. Calentamiento de la atmósfera. El equipo firmante del artículo calculó cuánto aumentaría la temperatura de la atmósfera en función de la distancia del planeta al centro galáctico. Utilizaron dos tipos de atmósfera para el estudio: una compuesta en gran parte por N₂ (como la de la Tierra) y otra compuesta por H₂ (como las que se cree que tienen los planetas de tipo súper-Tierra). Obtuvieron que el viento ed produciría una energía 50 veces mayor que el viento md, pero en todo caso el calentamiento de la atmósfera afectaría sobretodo a los planetas situados dentro de 1kpc alrededor del centro. En la Figura 2 se puede ver cuál sería el aumento de temperatura en función de la distancia al centro galáctico para cada tipo de viento y de atmósfera. Por ejemplo, podemos observar cómo una atmósfera de N₂ en un planeta situado a 0.1kpc del centro (recibiendo viento ed) aumentaría casi 1000000 de grados Kelvin su temperatura y dicha atmósfera desaparecería por completo, mientras que una atmósfera de H₂ con viento md situada a 1kpc sólo aumentaría 10 grados Kelvin.

2. Pérdida atmosférica. En este caso suponen que la energía cinética del viento es transferida a las partículas atmosféricas con las que choca, aumentando la velocidad de estas y provocando que escapen de la gravedad del planeta. En la Figura 3 se muestra cuánta masa pierde la atmósfera (respecto a la masa de la atmósfera de la Tierra). La conclusión obtenida es similar al punto anterior: aunque este efecto podría eliminar una atmósfera como la del planeta Marte a menos de 1kpc del centro, en general la atmósfera perdida en planetas más alejados de 1kpc es despreciable.

3. Pérdida de la capa de Ozono. Al tratar este efecto, las consecuencias cambian drásticamente. En el artículo calculan el tiempo que necesita cada tipo de viento para eliminar el 90% de la capa de Ozono. La Figura 4 muestra dicho tiempo en años. Así, podemos observar cómo los planetas situados por debajo de 1kpc perderían casi todo su Ozono antes de 4 años, en caso de viento ed. En el caso de la Tierra, su distancia se marca con una línea azul vertical. Esta tardaría 300 años en perder el 90% de su capa de Ozono con vientos ed y 14000 años en el caso de vientos md. De cualquier modo, el artículo explica que las suposiciones realizadas para este caso son muy extremas. Por otro lado, argumentan que la afectación de vientos de este tipo podría estar relacionada con alguna de las grandes extinciones masivas ocurridas en nuestro planeta como, por ejemplo, la del Pérmico-Triásico, en la que se extinguió más del 80% de las especies presentes en el planeta.

Por suerte, parece que actualmente nos encontramos en un buen momento para estar en nuestra galaxia y a una buena distancia, aunque no le quitaremos ojo al compañero supermasivo de nuestro centro galáctico.