Para albergar vida, al menos tal como la conocemos, un planeta debe orbitar una estrella que esté relativamente tranquila y estable. La órbita del planeta también debe ser casi circular para que el planeta experimente un calor similar durante todo el año. Y no debe estar demasiado caliente, para que el agua de la superficie no se desborde; no demasiado fría, para que el agua no quede encerrada en hielo; pero lo justo, para que los ríos y los mares sigan siendo líquidos.

Estas características definen una “zona habitable” alrededor de las estrellas, lugares tentadores a los que apuntar en la búsqueda de exoplanetas aptos para la vida. Pero los científicos someten cada vez más a toda la galaxia a un escrutinio similar. De la misma manera que los continentes con biosferas distintas albergan flora y fauna distintas, diferentes regiones de la galaxia podrían albergar diferentes poblaciones de estrellas y planetas. La turbulenta historia de la Vía Láctea significa que no todos los rincones de la galaxia son iguales, y que sólo algunas regiones galácticas podrían ser las adecuadas para formar planetas que creemos que podrían estar habitados.

Mientras los científicos de exoplanetas afinan sus ideas sobre dónde buscar vida extraterrestre, ahora están considerando el origen de una estrella y su vecindad, dijo Jesper Nielsen, astrónomo de la Universidad de Copenhague. Nuevas simulaciones, junto con observaciones de satélites que buscan planetas y monitorean millones de estrellas, están pintando una imagen de cómo diferentes vecindarios galácticos (y tal vez incluso diferentes galaxias) forman planetas de manera diferente.

"Eso, a su vez, puede ayudarnos a comprender mejor hacia dónde apuntar nuestros telescopios", dijo Nielsen.

Geografía galáctica

Hoy, la Vía Láctea tiene una estructura complicada. Su agujero negro supermasivo central está rodeado por el "bulto", una espesa masa de estrellas que contiene a algunos de los ciudadanos más ancianos de la galaxia. El bulto está encerrado por el “disco delgado”, la estructura que se puede ver serpenteando sobre nuestras cabezas en una noche clara y oscura. La mayoría de las estrellas, incluido el Sol, se encuentran en los brazos en espiral del delgado disco, que están abrazados por un “disco grueso” más ancho que contiene estrellas más viejas. Y un halo difuso, mayoritariamente esférico, de materia oscura, gas caliente y algunas estrellas envuelve toda la arquitectura.

Durante al menos dos décadas, los científicos se han preguntado si las condiciones habitables varían entre esas estructuras. El primer estudio sobre la habitabilidad galáctica data de 2004, cuando los científicos australianos Charles Lineweaver, Yeshe Fenner y Brad Gibson modeló la historia de la Vía Láctea y lo utilizó para estudiar dónde se podrían encontrar zonas habitables. Querían saber qué estrellas anfitrionas tenían suficientes elementos pesados ​​(como carbono y hierro) para formar planetas rocosos, qué estrellas habían existido el tiempo suficiente para que evolucionara vida compleja y qué estrellas (y cualquier planeta en órbita) estaban a salvo de las supernovas vecinas. Terminaron definiendo una “zona habitable galáctica”, una región en forma de rosquilla con el agujero centrado en el centro de la galaxia. El límite interior de la región comienza a unos 22,000 años luz del centro galáctico y su límite exterior termina a unos 29,000 años luz.

En las dos décadas posteriores, los astrónomos han intentado definir con mayor precisión las variables que controlan la evolución tanto estelar como planetaria dentro de la galaxia, dijo Kevin Schlaufman, astrónomo de la Universidad Johns Hopkins. Por ejemplo, dijo, los planetas nacen en discos de polvo que rodean a estrellas recién nacidas y, en pocas palabras, si “un disco protoplanetario tiene mucho material que puede formar rocas, entonces producirá más planetas”.

Algunas regiones de la galaxia pueden estar más densamente sembradas con esos ingredientes formadores de planetas que otras, y los científicos ahora están trabajando para comprender en qué medida los vecindarios galácticos influyen en los planetas que albergan.

Aquí hay exoplanetas

Entre los aproximadamente 4,000 exoplanetas conocidos, hasta ahora existen pocas reglas que rijan qué tipos de planetas viven y dónde; sin sistemas estelares se parecen mucho a los nuestros, y la mayoría de ellos ni siquiera se parecen mucho el uno al otro.

Nielsen y sus colegas querían saber si los planetas podrían formarse de manera diferente en el disco grueso, el disco delgado y el halo de la Vía Láctea. En general, las estrellas de disco delgado contienen más elementos pesados ​​que las de disco grueso, lo que significa que surgieron de nubes que también podrían contener más ingredientes formadores de planetas. Utilizando datos del satélite Gaia de seguimiento de estrellas de la Agencia Espacial Europea, Nielsen y sus colegas primero separaron estrellas en función de su abundancia de ciertos elementos. Luego simularon la formación de planetas entre esas poblaciones.

Sus simulaciones, que publicaron en octubre, mostró que los planetas gigantes gaseosos y las súper Tierras (el tipo más común de exoplaneta) crecieron más abundantemente en el disco delgado, probablemente porque (como se esperaba) esas estrellas tienen más material de construcción con el cual trabajar. También descubrieron que las estrellas más jóvenes con elementos más pesados ​​tendían a albergar más planetas en general, y que los planetas gigantes eran más comunes que los más pequeños. Por el contrario, los gigantes gaseosos eran casi inexistentes en el disco grueso y el halo.

Schlaufman, que no participó en el trabajo, dijo que los resultados tienen sentido. La composición del polvo y el gas a partir del cual nacen las estrellas es crucial para determinar si las estrellas formarán planetas. Y aunque esa composición podría variar según la ubicación, argumentó que si bien la ubicación puede preparar el escenario para la construcción del mundo de una estrella, puede no determinar el resultado final.

Las simulaciones de Nielsen son teóricas, pero algunas observaciones recientes respaldan sus hallazgos.

En junio, un estudio que utilizó datos del telescopio espacial Kepler de la NASA, que busca planetas, encontró que las estrellas en el delgado disco de la Vía Láctea tienen más planetas, especialmente las súper Tierras y los mundos de tamaño inferior a Neptuno, que las estrellas del disco grueso. Una explicación, dijo. Jessie Christiansen, científico de exoplanetas del Instituto de Tecnología de California y coautor del estudio, es que las estrellas viejas y de disco grueso pueden haber nacido cuando los ingredientes para formar planetas eran escasos, antes de que generaciones de estrellas moribundas sembraran el cosmos con el edificio. bloques de mundos. O tal vez las estrellas de disco grueso nacieron en ambientes densos y de alta radiación donde la turbulencia impide que los planetas bebés se fusionen.

A los planetas les puede ir mejor en áreas abiertas, como los suburbios, en lugar de áreas “urbanas” densamente pobladas, dijo Christiansen. Nuestro sol se encuentra en una de esas zonas suburbanas escasamente pobladas.

Otras tierras

Los estudios de Christiansen y las simulaciones de Nielsen se encuentran entre los primeros en estudiar la ocurrencia de planetas en función de la vecindad galáctica; Vedante Chandra, astrónomo del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, se está preparando para ir un paso más allá y estudiar si la formación de planetas podría haber sido diferente en algunas de las galaxias que la Vía Láctea consumió a medida que crecía. En el futuro, Nielsen espera que estudios e instrumentos perfeccionados, como el próximo telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA, nos ayuden a comprender la formación de planetas de la misma manera que los demógrafos entienden las poblaciones. ¿Podemos predecir qué tipos de estrellas albergarán qué tipos de planetas? ¿Es más probable que la Tierra se forme en ciertos vecindarios? Y si sabemos dónde mirar, ¿encontraremos algo mirándonos?

Sabemos que vivimos en una zona habitable, en un mundo que orbita alrededor de una estrella silenciosa. Pero cómo empezó la vida en la Tierra, cuándo y por qué es la pregunta más importante en cualquier campo de la ciencia. Quizás los científicos también deberían pensar en la historia del origen de nuestra estrella, e incluso en la de los ancestros estelares que dieron forma a nuestro rincón de la Vía Láctea, hace miles de millones de años.

“¿Era inevitable la vida en la Tierra? ¿Fue especial? -Preguntó Chandra. "Sólo una vez que empieces a tener esta imagen global... podrás empezar a responder preguntas como esa".