É um fato bem conhecido que todas as estrelas têm uma vida útil. Isso começa com sua formação e depois continua com a fase de Sequência Principal (que constitui a maior parte de sua vida) antes de terminar com a morte. Na maioria dos casos, as estrelas aumentam centenas de vezes o seu tamanho normal quando saem da fase da Sequência Principal de suas vidas, período durante o qual provavelmente consumirão quaisquer planetas que orbitam perto deles.
No entanto, para planetas que orbitam a estrela a distâncias maiores (além da "Linha de Gelo" do sistema, essencialmente), as condições podem realmente ficar quentes o suficiente para sustentar a vida. E, de acordo com uma nova pesquisa que vem do Instituto Carl Sagan da Universidade de Cornell, essa situação pode durar bilhões de anos em alguns sistemas estelares, dando origem a formas inteiramente novas de vida extraterrestre!
Daqui a aproximadamente 5,4 bilhões de anos, nosso Sol sairá da fase de Sequência Principal. Depois de esgotar o combustível de hidrogênio em seu núcleo, as cinzas de hélio inerte que se acumulam ali se tornam instáveis e colapsam com seu próprio peso. Isso fará com que o núcleo aqueça e fique mais denso, o que, por sua vez, fará com que o Sol cresça de tamanho e entre no que é conhecido como fase Ramo Gigante Vermelho (RGB) de sua evolução.
Esse período começará com o nosso Sol se tornando um subgigante, no qual ele dobrará lentamente de tamanho ao longo de meio bilhão de anos. Ele passará os próximos meio bilhão de anos se expandindo mais rapidamente, até atingir 200 vezes seu tamanho atual e vários milhares de vezes mais luminoso. Será então oficialmente uma estrela gigante vermelha, eventualmente expandindo-se até o ponto em que vai além da órbita de Marte.
Como exploramos em um artigo anterior, o planeta Terra não sobreviverá ao nosso Sol se tornando um Gigante Vermelho - nem Mercúrio, Vênus ou Marte. Mas além da “Linha Frost”, onde é frio o suficiente para que compostos voláteis - como água, amônia, metano, dióxido de carbono e monóxido de carbono - permaneçam congelados, os gigantes gasosos, gigantes de gelo e planetas anões sobreviverão . Não apenas isso, mas um degelo maciço se instalará.
Em suma, quando a estrela se expandir, sua “zona habitável” provavelmente fará o mesmo, abrangendo as órbitas de Júpiter e Saturno. Quando isso acontece, lugares anteriormente inabitáveis - como as luas de Jovian e Cronian - poderiam repentinamente se tornar habitáveis. O mesmo vale para muitas outras estrelas do Universo, que estão fadadas a se tornarem Gigantes Vermelhos à medida que se aproximam do fim de sua vida útil.
No entanto, quando o nosso Sol atingir a fase Ramo do Gigante Vermelho, espera-se apenas 120 milhões de anos de vida ativa restante. Não é tempo suficiente para que novas formas de vida surjam, evoluam e se tornem verdadeiramente complexas (como seres humanos e outras espécies de mamíferos). Mas de acordo com uma pesquisa recente que apareceu em The Astrophysical Journal - intitulado “Zona habitável de estrelas pós-sequência principais” - alguns planetas podem permanecer habitáveis em torno de outras estrelas gigantes vermelhas em nosso Universo por muito mais tempo - até 9 bilhões de anos ou mais em alguns casos!
Para colocar isso em perspectiva, nove bilhões de anos são quase o dobro da idade atual da Terra. Assim, assumindo que os mundos em questão também tenham a combinação certa de elementos, eles terão tempo suficiente para dar origem a novas e complexas formas de vida. A coautora do estudo, Professora Lisa Kaltennegeris, também é diretora do Instituto Carl Sagan. Como tal, ela não é estranha à busca de vida em outras partes do Universo. Como ela explicou à Space Magazine por e-mail:
“Descobrimos que os planetas - dependendo do tamanho do Sol (quanto menor a estrela, mais tempo o planeta pode permanecer habitável) - podem permanecer agradáveis e quentes por até 9 bilhões de anos. Isso faz de uma estrela antiga um lugar interessante para procurar a vida. Poderia ter começado sob a superfície (por exemplo, em um oceano congelado) e, em seguida, quando o gelo derreter, os gases que a vida respira e expira podem escapar para a atmosfera - o que permite aos astrônomos buscá-los como assinaturas da vida. Ou, para as estrelas mais pequenas, o tempo em que um planeta anteriormente congelado pode ser agradável e quente é de até 9 bilhões de anos. Assim, a vida poderia potencialmente começar naquele tempo. ”
Usando modelos existentes de estrelas e sua evolução - isto é, clima convectivo radiativo unidimensional e modelos evolutivos estelares - para o estudo, Kaltenegger e Ramirez foram capazes de calcular as distâncias das zonas habitáveis (HZ) em torno de uma série de sequências pós-principais estrelas (pós-MS). Ramses M. Ramirez - pesquisador associado do Instituto Carl Sagan e principal autor do artigo - explicou o processo de pesquisa à Space Magazine por e-mail:
“Usamos modelos evolutivos estelares que nos dizem como quantidades estelares, principalmente brilho, raio e temperatura, mudam com o tempo à medida que a estrela envelhece na fase gigante vermelha. Também usamos um modelo climático para calcular quanta energia cada estrela está emitindo nos limites da zona habitável. Sabendo disso e do brilho estelar mencionado acima, podemos calcular as distâncias para esses limites de zona habitável. ”
Ao mesmo tempo, eles consideraram como esse tipo de evolução estelar poderia afetar a atmosfera dos planetas da estrela. À medida que uma estrela se expande, ela perde massa e a ejeta para fora na forma de vento solar. Para planetas que orbitam perto de uma estrela, ou aqueles com baixa gravidade superficial, eles podem encontrar algumas ou todas as suas atmosferas explodidas. Por outro lado, planetas com massa suficiente (ou posicionados a uma distância segura) poderiam manter a maioria de suas atmosferas.
"Os ventos estelares dessa perda de massa corrói as atmosferas planetárias, que também calculamos em função do tempo", disse Ramirez. “Quando a estrela perde massa, o sistema solar conserva o momento angular movendo-se para o exterior. Então, também levamos em conta como as órbitas se movem com o tempo. ” Usando modelos que incorporaram a taxa de perda estelar e atmosférica durante as fases de estrela do Ramo Gigante Vermelho (RGB) e do Ramo Gigante Assintótico (AGB), eles foram capazes de determinar como isso aconteceria com os planetas que variavam em tamanho desde super- Luas para super-Terras.
O que eles descobriram foi que um planeta pode permanecer em um HZ pós-HS por eras ou mais, dependendo de quão quente a estrela é, e calculando metálicas semelhantes às do nosso Sol. Como explicou Ramirez:
“O principal resultado é que o tempo máximo que um planeta pode permanecer nesta zona habitável gigante vermelha de estrelas quentes é de 200 milhões de anos. Para a nossa estrela mais legal (M1), o tempo máximo que um planeta pode permanecer nesta zona habitável gigante vermelha é de 9 bilhões de anos. Esses resultados assumem níveis de metalicidade semelhantes aos do nosso Sol. Uma estrela com uma porcentagem maior de metais leva mais tempo para fundir os não metais (H, He..etc) e, portanto, esses tempos máximos podem aumentar um pouco mais, até um fator de dois. ”
No contexto do nosso Sistema Solar, isso pode significar que, em alguns bilhões de anos, mundos como Europa e Encélado (que já são suspeitos de ter vida sob suas superfícies geladas) podem ter a chance de se tornar mundos habitáveis de pleno direito. Como Ramirez resumiu lindamente:
“Isso significa que a sequência pós-principal é outra fase potencialmente interessante da evolução estelar do ponto de vista da habitabilidade. Muito tempo depois que o sistema interno de planetas se transformou em terrenos baldios pela crescente estrela gigante vermelha, poderia haver residências potencialmente habitáveis mais distantes do caos. Se eles são mundos congelados, como Europa, o gelo derreteria, potencialmente revelando qualquer vida preexistente. Essa vida pré-existente pode ser detectada por futuras missões / telescópios que procuram biosassinaturas atmosféricas.”
Mas talvez o resultado mais empolgante de seu estudo tenha sido a conclusão de que os planetas que orbitam dentro das zonas habitáveis pós-MS da estrela o fariam a distâncias que os tornariam detectáveis usando técnicas de imagem direta. Portanto, não apenas as chances de encontrar vida em torno de estrelas mais velhas são melhores do que se pensava anteriormente, como também não devemos ter dificuldade em identificá-las usando as técnicas atuais de caça ao exoplaneta!
Também é importante notar que Kaltenegger e Dr. Ramirez apresentaram um segundo artigo para publicação, no qual eles fornecem uma lista de 23 estrelas gigantes vermelhas dentro de 100 anos-luz da Terra. Saber que essas estrelas, todas em nossa vizinhança estelar, poderia ter mundos de sustentação de vida em suas zonas habitáveis, deve oferecer oportunidades adicionais para os caçadores de planetas nos próximos anos.
E não deixe de conferir este vídeo da Cornellcast, onde a Prof. Kaltenegger compartilha o que inspira sua curiosidade científica e como os cientistas de Cornell estão trabalhando para encontrar provas de vida extraterrestre.
