Proxima Centauri b

Proxima Centauri b (también llamado Proxima b [4] [5] o Alpha Centauri Cb ) es un exoplaneta que orbita en la zona habitable de la estrella enana roja Proxima Centauri , que es la estrella más cercana al Sol y parte de un sistema de estrellas triples. . [6] [7] Se encuentra aproximadamente a 4,2 años luz (4,0 × 10 13  km) de la Tierra en la constelación de Centauro , lo que lo convierte a él y a Proxima c en los exoplanetas conocidos más cercanos a laSistema Solar .

Proxima Centauri b
Impresión artística de Proxima Centauri b mostrada hipotéticamente como una árida supertierra rocosa.jpg
Concepción artística de Proxima Centauri b como un exoplaneta rocoso, con Proxima Centauri y el sistema binario Alpha Centauri de fondo. Se desconoce la apariencia real del planeta.
Descubrimiento
Descubierto porAnglada-Escudé et al.
Sitio de descubrimientoObservatorio Europeo Austral
Fecha de descubrimiento24 de agosto de 2016
Método de detecciónEspectroscopia Doppler
Características orbitales
Semieje mayor0.0485+0,0041
−0,0051 AU
Excentricidad0,124+0.070
−0.068
Periodo orbital11.18427+0.00066
−0.00070[1] d
Argumento de periastrón310 ± 50 [2]
Semi-amplitud1,38 ± 0,21 [2]
EstrellaProxima Centauri
Características físicas
Radio medio 1,30+1,20
−0,62[3] R ⊕
Masa1,60+0,46
−0,36[3] M ⊕
Gravedad superficial~ 1,1 g ,
~ 0,95 g
TemperaturaT eq : 234 K (-39 ° C; -38 ° F)

Proxima Centauri b orbita la estrella a una distancia de aproximadamente 0.05 UA (7.500.000 km; 4.600.000 mi) con un período orbital de aproximadamente 11,2 días terrestres y tiene una masa estimada de al menos 1,2 veces la de la Tierra. Está sujeto a presiones de viento estelar de más de 2.000 veces las de la Tierra provenientes del viento solar , y su habitabilidad aún no se ha establecido definitivamente. [8] [9] [10]

El descubrimiento del planeta se anunció en agosto de 2016. [6] [2] Se encontró utilizando el método de velocidad radial , donde los cambios Doppler periódicos de las líneas espectrales de la estrella madre sugieren un objeto en órbita. A partir de estas lecturas, la velocidad radial de la estrella madre en relación con la Tierra varía con una amplitud de aproximadamente 1,4 metros (4,5 pies) por segundo. [2] Según Guillem Anglada ‐ Escudé, la proximidad del planeta a la Tierra ofrece una oportunidad para la exploración robótica con el proyecto Starshot [6] [7] o, al menos, "en los próximos siglos". [7]

Sin su inclinación orbital conocida, se desconoce la masa exacta de Proxima Centauri b. Si su órbita está casi de borde, tendría una masa de 1,173 ± 0,086  M ⊕ ( masas terrestres ). [1] Estadísticamente, hay aproximadamente un 90% de probabilidad de que su masa sea inferior a 2,77  M ⊕ . [1] [11]

En mayo de 2019, un artículo que presentaba datos recientes del Telescopio Espacial Spitzer concluyó que Proxima Centauri b no transitó su sol en relación con la Tierra y atribuyó las detecciones de tránsito anteriores al ruido correlacionado. [12]

Masa, radio y temperatura

La inclinación aparente de la órbita de Proxima Centauri b aún no se ha medido. La masa mínima de Proxima b es 1,17  M ⊕ , que sería la masa real si su órbita se viera de canto desde la Tierra. [1] Una vez que se conozca su inclinación orbital, la masa será calculable. Las orientaciones más inclinadas implican una masa mayor, con el 90% de las posibles orientaciones implicando una masa por debajo de 2,77  M ⊕ . [1] Si la órbita de Proxima Centauri b es coplanar con la del exoplaneta candidato Proxima Centauri c, las estimaciones de cuya masa verdadera se calcularon recientemente utilizando varias combinaciones de sus parámetros orbitales espectroscópicos, anomalía de movimiento propio de Gaia DR2 y mediciones astrométricas, entonces una verdadera se puede estimar la masa de Proxima b. Por ejemplo, un artículo de 2020 publicado por Tasker y Laneuville et al. estimados1,60+0,46
−0,36Masas terrestres. [3] Se han sugerido otros valores posibles, incluido otro artículo de 2020 de Kervella et al. estimado2.1+1,9
−0,6Masas terrestres, [13] y otro de Benedict et al. estimado3,0 ± 0,3 masas terrestres [14] como valores de masa reales para Proxima b.

Se estima que el radio exacto del planeta es ligeramente mayor que el de la Tierra, pero el grado exacto no se conoce por completo, aunque estimaciones recientes sugieren alrededor de 1.3  R ⊕ . Si tiene una composición rocosa y una densidad igual a la de la Tierra, su radio es menor. Podría ser más grande si tiene una densidad menor que la Tierra, o una masa mayor que la masa mínima. [15] Como muchos planetas del tamaño de una súper Tierra , Proxima Centauri b puede tener una composición helada como Neptuno , con una atmósfera densa de hidrógeno y helio envolvente ; se ha calculado que esta probabilidad es superior al 10%. [16] Sin embargo, según la masa y el radio modelados recientemente, esto parece poco probable.

El planeta tiene una temperatura de equilibrio de 234 K (-39 ° C; -38 ° F), [2] algo más fría que los 255 K de la Tierra (-18 ° C; -1 ° F). [17] Actualmente no se puede determinar la temperatura exacta de la superficie del planeta, debido a que se desconocen los múltiples factores que influyen en la determinación de la temperatura. Dichos factores incluirían si tiene una atmósfera o calentamiento por marea.

Estrella anfitriona

El planeta orbita una enana roja de tipo M llamada Proxima Centauri . La estrella tiene una masa de 0.12  M ☉ y un radio de 0.14  R ☉ . [2] Tiene una temperatura superficial de 3042 K [18] y tiene 4.850 millones de años. [19] En comparación, el Sol tiene 4.600 millones de años  [20] y una temperatura superficial de 5778 K. [21] Proxima Centauri rota una vez aproximadamente cada 83 días, [22] y tiene una luminosidad de aproximadamente 0,0015  L ☉ . [2] Al igual que las dos estrellas más grandes del sistema de estrellas triples, Proxima Centauri es rica en metales en comparación con el Sol, algo que normalmente no se encuentra en estrellas de baja masa como Proxima. [ cita requerida ] Su metalicidad ([Fe / H]) es 0,21, o 1,62 veces la cantidad que se encuentra en la atmósfera del Sol. [23] [nota 1] 

Aunque Proxima Centauri es la estrella más cercana al Sol, no es visible a simple vista desde la Tierra debido a su baja luminosidad ( magnitud aparente promedio de 11,13 [24] ).

Proxima Centauri es una estrella fulgurante . [25] Esto significa que experimenta aumentos dramáticos ocasionales en el brillo y las emisiones de alta energía debido a la actividad magnética que crearía grandes tormentas solares. El 18 de marzo de 2016, se observó una superflare con una energía de 10 26,5 julios . [26] La llamarada de marzo de 2016 alcanzó aproximadamente 68 veces el nivel habitual, por lo que fue un poco más brillante que el Sol. [27] Se estimó que la irradiación de la superficie era 100 veces mayor que la necesaria para matar incluso los microorganismos resistentes a los rayos ultravioleta. Según la tasa de llamaradas observadas, el agotamiento total del ozono de una atmósfera similar a la de la Tierra ocurriría dentro de varios cientos de miles de años. [28] [29]

Orbita

Proxima Centauri b orbita a su estrella anfitriona cada 11.186 días a una distancia del eje semi-mayor de aproximadamente 0.05 unidades astronómicas (7,000,000 km; 5,000,000 mi), lo que significa que la distancia desde el exoplaneta a su estrella anfitriona es una vigésima parte de la distancia desde el planeta. Tierra al sol. [2] Comparativamente, Mercurio , el planeta más cercano al Sol, tiene una distancia de eje semi-mayor de 0.39 AU. Proxima Centauri b recibe alrededor del 65% de la cantidad de flujo radiativo de su estrella anfitriona que la Tierra recibe del Sol; en comparación, Marte recibe alrededor del 43%. La mayor parte del flujo radiativo de Proxima Centauri está en el espectro infrarrojo . En el espectro visible, el exoplaneta recibe sólo ~ 3% del PAR (400-700 nm) de la irradiancia de la Tierra; en comparación, Júpiter recibe el 3,7% y Saturno el 1,1%. [30] - por lo que normalmente no sería mucho más brillante que el crepúsculo en cualquier lugar de la superficie de Proxima Centauri b. La iluminación máxima del suelo horizontal por el crepúsculo al amanecer es de unos 400 lux, [31] mientras que la iluminación de Proxima b es de unos 2700 lux con un Proxima silencioso. Proxima también tiene bengalas. La llamarada más brillante observada hasta 2016 había aumentado el brillo visual de Proxima unas 8 veces, lo que sería un gran cambio con respecto al nivel anterior, pero, aproximadamente el 17% de la iluminación de la Tierra, la luz solar no es muy fuerte. [nota 2] Sin embargo, debido a su órbita cerrada, Proxima Centauri b recibe aproximadamente 400 veces más radiación de rayos X que la Tierra. [2]

Concepción artística de la superficie de Proxima Centauri b. El sistema binario Alpha Centauri se puede ver en el fondo, en la esquina superior derecha de Proxima.

La habitabilidad de Proxima Centauri b no se ha establecido, [8] [9] pero el planeta está sujeto a presiones de viento estelares de más de 2.000 veces los experimentados por la Tierra desde el viento solar. [8] [32] En ausencia de un campo magnético, esta radiación y los vientos estelares probablemente alejarían cualquier atmósfera, dejando el subsuelo como la única ubicación potencialmente habitable en ese planeta. [29] [33]

El exoplaneta orbita dentro de la zona habitable de Proxima Centauri, la región donde, con las condiciones planetarias y las propiedades atmosféricas correctas, puede existir agua líquida en la superficie del planeta. La estrella anfitriona, con aproximadamente un octavo de la masa del Sol , tiene una zona habitable entre ∼0.0423–0.0816 AU . [2] En octubre de 2016, investigadores del instituto de investigación CNRS de Francia declararon que existe una posibilidad considerable de que el planeta albergue océanos superficiales y tenga una atmósfera delgada. [34] Sin embargo, a menos que el planeta transite frente a su estrella desde la perspectiva de la Tierra, es difícil probar estas hipótesis.

Efectos de marea y llamaradas estelares

Aunque Proxima Centauri b se encuentra en la zona habitable, la habitabilidad del planeta ha sido cuestionada debido a varias condiciones físicas potencialmente peligrosas. El exoplaneta está lo suficientemente cerca de su estrella anfitriona que podría estar bloqueado por mareas . [35] En este caso, es posible que cualquier área habitable pueda estar confinada a la región fronteriza entre los dos lados extremos, generalmente conocida como la línea de terminación , ya que es solo aquí donde las temperaturas podrían ser adecuadas para que exista agua líquida. . [36] Si la excentricidad orbital del planeta es 0, esto podría resultar en una rotación sincrónica , con un lado caliente permanentemente mirando hacia la estrella, mientras que el lado opuesto está en una oscuridad permanente y un frío glacial. [37] [38] Sin embargo, la excentricidad orbital de Proxima Centauri b no se conoce con certeza, solo que está por debajo de 0.35, potencialmente lo suficientemente alta como para tener una probabilidad significativa de ser capturada en una resonancia de órbita de giro 3: 2 similar a el de Mercurio , donde Proxima b rotaría alrededor de su eje aproximadamente cada 7,5 días terrestres, con unos 22,4 días terrestres transcurridos entre un amanecer y el siguiente. [10] [39] [40] También son posibles resonancias tan altas como 2: 1. [10] [40] Otro problema es que las llamaradas liberadas por Proxima Centauri podrían haber erosionado la atmósfera del exoplaneta. Sin embargo, si Proxima b tuviera un campo magnético fuerte, la actividad de destellos de su estrella madre no sería un problema. [2]

Posibilidades climáticas y atmosféricas

Si hay agua y una atmósfera presente, resultaría en un ambiente mucho más hospitalario. Suponiendo una presión atmosférica de N 2 de 1 bar y ∼0,01 bar de CO 2 , en un mundo que incluye océanos con temperaturas medias similares a las de la Tierra, un amplio cinturón ecuatorial (rotación no sincrónica) o la mayor parte del lado iluminado por el sol ( rotación síncrona), estaría permanentemente libre de hielo. [40] [41] Una gran parte del planeta puede ser habitable si tiene una atmósfera lo suficientemente espesa como para transferir calor al lado opuesto a la estrella. [36] Si tiene atmósfera, las simulaciones sugieren que el planeta podría haber perdido tanto como la cantidad de agua que tiene la Tierra debido a la irradiación temprana en los primeros 100-200 millones de años después de la formación del planeta. El agua líquida puede estar presente solo en las regiones más soleadas de la superficie del planeta en charcos, ya sea en un área del hemisferio del planeta frente a la estrella o, si el planeta está en una rotación de resonancia de 3: 2, diurna en el cinturón ecuatorial. [10] [40] Con todo, los astrofísicos consideran la capacidad de Proxima Centauri b para retener agua de su formación como el punto más crucial en la evaluación de la habitabilidad actual del planeta. [42] El planeta puede estar al alcance de telescopios y técnicas que podrían revelar más sobre su composición y atmósfera, si es que tiene alguna. [8]

Si hay atmósfera, la radiación de longitud de onda más larga de la estrella madre enana roja significa que el clima se verá afectado. La formación de nubes en el lado diurno del planeta se inhibirá en comparación con la Tierra (o Venus), lo que dará como resultado cielos más despejados. [43]

Mirando hacia el cielo alrededor de Orión desde Alpha Centauri con Sirius cerca de Betelgeuse , Procyon en Gemini y el Sol entre Perseus y Cassiopeia generado por Celestia

Visto desde cerca del sistema Alpha Centauri, el cielo se parecería mucho a un observador en la Tierra, excepto que a Centaurus le faltaría su estrella más brillante. El Sol sería una estrella amarilla de una magnitud aparente de +0,5 en el este de Cassiopeia , en el punto antípoda de la actual ascensión y declinación rectas de Alpha Centauri , a las 02 h 39 m 35 s + 60 ° 50 ′ (2000). Este lugar está cerca de la estrella de magnitud 3.4 ε Cassiopeiae . Debido a la ubicación del Sol, un observador interestelar o alienígena encontraría que el \ / \ / de Cassiopeia se había convertido en una forma / \ / \ / [nota 3] casi enfrente de la Nebulosa del Corazón en Cassiopeia. Sirio se encuentra a menos de un grado de Betelgeuse en el Orión, por lo demás sin modificaciones, y con una magnitud de -1,2 es un poco más débil que desde la Tierra, pero sigue siendo la estrella más brillante del cielo de Alfa Centauri. Procyon también se desplaza hacia el centro de Géminis , eclipsando a Pollux , mientras que Vega y Altair se desplazan hacia el noroeste en relación con Deneb (que apenas se mueve, debido a su gran distancia), lo que le da al Triángulo de Verano una apariencia más equilátera .

Desde Proxima Centauri b, Alpha Centauri AB aparecería como dos estrellas brillantes cercanas con una magnitud aparente combinada de -6,8. Dependiendo de la posición orbital del binario, las estrellas brillantes aparecerían notablemente divisibles a simple vista, u ocasionalmente, pero brevemente, como una sola estrella sin resolver. Según las magnitudes absolutas calculadas , las magnitudes aparentes de Alpha Centauri A y B serían −6,5 y −5,2, respectivamente. [nota 4]

Es poco probable que Proxima Centauri b se haya formado originalmente en su órbita actual, ya que los modelos de disco para estrellas pequeñas como Proxima Centauri contendrían menos de una masa terrestre  M ⊕ de materia dentro de la AU central en el momento de su formación. Esto implica que Proxima Centauri b se formó en otro lugar de una manera aún por determinar, o que los modelos de disco actuales para la formación estelar necesitan una revisión. [2]

Velocidad de Proxima Centauri hacia y desde la Tierra medida con el espectrógrafo HARPS durante los primeros tres meses de 2016. Los símbolos rojos con barras de error negras representan puntos de datos, y la curva azul es un ajuste de los datos. La amplitud y el período del movimiento se utilizaron para estimar la masa mínima del planeta.

Las primeras indicaciones del exoplaneta fueron encontradas en 2013 por Mikko Tuomi de la Universidad de Hertfordshire a partir de datos de observación de archivos. [22] [44] Para confirmar el posible descubrimiento, un equipo de astrónomos lanzó el proyecto Pale Red Dot [nota 5] en enero de 2016. [45] El 24 de agosto de 2016, el equipo de 31 científicos de todo el mundo, [ 46] dirigido por Guillem Anglada-Escudé de la Universidad Queen Mary de Londres , confirmó la existencia de Proxima Centauri b [19] a través de su investigación, publicada en un artículo revisado por pares en Nature . [47] [2] [35] [48] [49] [50]

Las mediciones se realizaron utilizando dos espectrógrafos, HARPS en el Telescopio ESO de 3,6 m en el Observatorio La Silla y UVES en el Very Large Telescope de 8 metros . [2] La velocidad radial máxima de la estrella anfitriona combinada con el período orbital permitió calcular la masa mínima del exoplaneta. La probabilidad de una detección de falso positivo es menos de uno en diez millones. [22]

Las complicaciones observacionales de la estrella tienden a indicar planetas en órbita adicionales, de tamaño no insignificante. Otra super-Tierra fue notada en el descubrimiento de este planeta como posible; su presencia no desestabilizaría la órbita de Proxima Centauri b. [2] En 2019 se descubrió una supertierra muy grande, conocida como Proxima Centauri c : orbita a 1,5 AU de distancia, demasiado lejos para tirar del otro planeta de manera significativa.

Datos de EXPRESS excluye acompañantes adicionales con masas superiores a 0,6  M ⊕ en períodos más cortos de 50 días. [1] Se encontró que un compañero potencial, Proxima Centauri d , a 0.29  M ⊕ , tenía una órbita de alrededor de 5.15 días. [1] Requiere más estudio para confirmar su existencia e identificar sus propiedades orbitales.

El Very Large Telescope y el sistema estelar Alpha Centauri . [51]

Un equipo de científicos cree que pueden obtener imágenes de Proxima Centauri by sondear la atmósfera del planeta en busca de signos de oxígeno, vapor de agua y metano, combinando ESPRESSO y SPHERE en el VLT . [52] El telescopio espacial James Webb puede caracterizar la atmósfera de Proxima Centauri b, [53] pero no hay evidencia concluyente de tránsitos que combinen fotometría MOST y HATSouth , lo que le da menos del 1 por ciento de probabilidad de ser un planeta en tránsito. . [54] Los telescopios futuros (el Telescopio Extremadamente Grande , el Telescopio Gigante de Magallanes y el Telescopio de Treinta Metros ) podrían tener la capacidad de caracterizar a Proxima Centauri b. [ cita requerida ]

El descubrimiento de Proxima b fue importante para Breakthrough Starshot , un proyecto de prueba de concepto que tiene como objetivo enviar una flota de sondas en miniatura al sistema Alpha Centauri . [55] El proyecto está dirigido por la empresa de investigación Breakthrough Initiatives , y planea desarrollar y lanzar una flota de naves espaciales no tripuladas en miniatura llamadas StarChips , [56] que podrían viajar hasta un 20% de la velocidad de la luz , [57] [58 ] llega al sistema en aproximadamente 20 años y la notificación llega a la Tierra poco más de 4 años después. [6]

2069 Misión Alpha Centauri

En 2017, Breakthrough Initiatives y el Observatorio Europeo Austral (ESO) firmaron una colaboración para permitir e implementar una búsqueda de planetas habitables en el sistema estelar cercano, Alpha Centauri. El acuerdo implica Iniciativas de la brecha que proporcionan fondos para una actualización a la (VISIR V LT I Mager y S pectrometer para mediados Me NFRA r ed) a bordo de ESO Very Large Telescope (VLT) en Chile. [51]

  • Una comparación de tamaño angular de cómo aparecerá Próxima en el cielo visto desde Próxima b, en comparación con cómo aparece el Sol en nuestro cielo en la Tierra. Proxima es mucho más pequeño que el Sol, pero Proxima b está muy cerca de su estrella.

  • Los tamaños relativos de varios objetos, incluidas las tres estrellas del sistema triple Alpha Centauri y algunas otras estrellas para las que también se han medido los tamaños angulares. El Sol y Júpiter también se muestran a modo de comparación.

  • Este gráfico muestra la gran constelación meridional de Centauro (el Centauro) y muestra la mayoría de las estrellas visibles a simple vista en una noche clara y oscura. La ubicación de la estrella más cercana al Sistema Solar, Proxima Centauri, está marcada con un círculo rojo. Proxima Centauri es demasiado débil para ver a simple vista, pero se puede encontrar con un pequeño telescopio.

  • Esta imagen combina una vista de los cielos australes sobre el telescopio de 3,6 metros de ESO en el Observatorio La Silla en Chile con imágenes de las estrellas Proxima Centauri (abajo a la derecha) y la estrella doble Alpha Centauri AB (abajo a la izquierda) de la NASA. / Telescopio espacial Hubble de la ESA. Proxima Centauri es la estrella más cercana al Sistema Solar y está orbitada por el planeta Proxima b.

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  • "> Reproducir medios

    Una simulación numérica de las posibles temperaturas de la superficie en Proxima b realizada con el Modelo climático global planetario del Laboratoire de Météorologie Dynamique. Aquí se plantea la hipótesis de que el planeta posee una atmósfera similar a la de la Tierra y que está cubierto por un océano (la línea discontinua es la frontera entre la superficie oceánica líquida y helada). Se produjeron dos modelos para la rotación del planeta. Aquí el planeta está en una llamada resonancia 3: 2 (una frecuencia natural para la órbita), y se ve como lo haría un observador distante durante una órbita completa.

  • "> Reproducir medios

    Una simulación numérica de posibles temperaturas superficiales. Aquí se plantea la hipótesis de que el planeta posee una atmósfera similar a la de la Tierra y que está cubierto por un océano (la línea discontinua es la frontera entre la superficie oceánica líquida y helada). Aquí el planeta está en rotación sincrónica (como la Luna alrededor de la Tierra), y se ve como lo haría un observador distante durante una órbita completa.

    • Alpha Centauri Bb : el exoplaneta una vez se propuso orbitar la estrella secundaria del sistema, Alpha Centauri B , y fue apodado el exoplaneta más cercano durante un tiempo antes de ser refutado.
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    1. ^ Tomado de 10 0,21 , que da 1,62 veces la metalicidad del Sol
    2. ^ A partir de conocer la magnitud visual absoluta de Proxima Centauri,, y la magnitud visual absoluta del Sol, , la luminosidad visual de Proxima Centauri se puede calcular: = 4,92 × 10 −5 . Proxima Centauri b orbita a 0.0485 AU y, por lo tanto, mediante el uso de la ley del cuadrado inverso, la luminosidad visual (intensidad a la distancia del planeta) se puede calcular:
    3. ^ Las coordenadas del Sol serían diametralmente opuestas a Alpha Centauri AB, en α = 02 h 39 m 36.4951 s , δ = + 60 ° 50 ′ 02.308 ″
    4. ^ Calculado; utilizando en términos solares: 1,1  M ☉ y 0,92  M ☉ , luminosidades 1,57 y 0,51  L * / L ☉ , magnitud solar −26,73 (v), órbita de 11,2 a 35,6 AU. La luminosidad mínima suma el radio orbital del planeta a la distancia A – B (máx.) (Conjunción). La luminosidad máxima resta el radio orbital del planeta a la distancia A – B (min) (oposición).
    5. ^ Pale Red Dot es una referencia a Pale Blue Dot, una foto distante de la Tierra tomada por la Voyager 1 .

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      −0,6       M ⊕ (adoptando m b sin i =1,0 ± 0,1 M ⊕ de Damasso et al. 2020).
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    • Una búsqueda de planetas similares a la Tierra alrededor de Proxima Centauri
    • La habitabilidad de Proxima Centauri b - Sitio web de Pale Red Dot para futuras actualizaciones
    • "ESOcast 87: Resultados de Pale Red Dot" - vía YouTube .
    • "Entrevistas con científicos de Pale Red Dot" - vía YouTube.
    • "Conferencia de prensa en la sede de ESO" - a través de YouTube.

    Coordenadas : Sky map 14 h 29 m 42,9487 s , −62 ° 40 ′ 46,141 ″