Una estrella adolescente que lanza fuego da pistas de cómo las tormentas solares pudieron encender la vida en la Tierra

Una estrella jovencita llamada EK Draconis, gemela del Sol en su adolescencia cósmica, nos ha regalado un estallido de plasma colosal. El hallazgo permite reconstruir cómo las primeras eyecciones de masa coronal pudieron transformar la Tierra y favorecer el surgimiento de la vida.

Por Enrique Coperías

Representación artística de una eyección de masa coronal en la estrella EK Draconis: la erupción más caliente y veloz aparece en azul, mientras que la más fría y lenta se muestra en rojo

Representación artística de una eyección de masa coronal en la estrella EK Draconis: la erupción más caliente y veloz aparece en azul, mientras que la más fría y lenta se muestra en rojo. Cortesía: NAOJ.

Un estallido de plasma detectado en una estrella joven, casi gemela del Sol, ha permitido a los astrónomos asomarse a un capítulo desconocido de nuestra historia cósmica: la furiosa juventud de la estrella que dio vida a la Tierra.

El descubrimiento, firmado por un equipo internacional de científicos encabezado por el astrofísico japonés Kosuke Namekata, del NASA Goddard Space Flight Center (Estados Unidos), ofrece por primera vez pruebas directas de una eyección de masa coronal (CME) estelar compuesta por materiales a distintas temperaturas. Es, en esencia, una erupción de plasma similar a las que hoy sacuden el Sol, pero mil veces más potente y registrada en una estrella solar análoga que se comporta como lo hacía el astro rey hace unos cien millones de años.

La protagonista del estudio, publicado en la revista Nature Astronomy, es EK Draconis, una estrella situada a unos 110 años luz, en la constelación del Dragón. Con una masa, temperatura y composición parecidas a las del Sol, pero apenas una décima parte de su edad actual, EK Draconis se ha convertido en una especie de máquina del tiempo estelar. Esto es, un espejo del Sol joven cuando el Sistema Solar aún estaba en pañales y la Tierra primitiva apenas empezaba a enfriarse.

Una brutal llamarada solar de clase Carrington

Durante una campaña de observación en marzo de 2024, los astrónomos siguieron a la estrella durante cuatro noches con un despliegue de instrumentos que abarcó desde el espacio hasta varios observatorios terrestres. El telescopio espacial Hubble registró su luz ultravioleta, mientras que otro telescopio espacial, el TESS de la NASA, vigilaba sus cambios de brillo. Desde tierra firme, telescopios en Japón y Corea del Sur analizaban las líneas ópticas de su espectro.

En medio de esa vigilancia coordinada, ocurrió algo extraordinario: la superficie de EK Draconis fue sacudida por un estallido equivalente a una llamarada solar de clase Carrington, del tipo que en 1859 colapsó las redes telegráficas de la Tierra.

🗣️ «Lo que más nos inspiró fue el antiguo misterio de cómo la violenta actividad del Sol joven influyó en la Tierra naciente —afirma Namekata—. Al combinar observatorios espaciales y terrestres de Japón, Corea y Estados Unidos, pudimos reconstruir lo que probablemente ocurrió hace miles de millones de años en nuestro propio sistema solar».

Una erupción de dos fases: fuego y gas

El fenómeno se manifestó primero en el ultravioleta lejano (FUV), donde el Hubble detectó un desplazamiento hacia el azul —una huella del movimiento del plasma hacia el espacio— en líneas de elementos como el carbono y el silicio. Aquellas líneas, emitidas por gas a unos 100.000 ºC, se desplazaron a velocidades de entre 300 y 550 kilómetros por segundo. Una señal inequívoca de que una masa de plasma caliente estaba siendo eyectada desde la atmósfera de la estrella.

Diez minutos más tarde, los telescopios terrestres observaron otro signo complementario: una absorción desplazada al azul en la línea de hidrógeno Hα, más fría (alrededor de 10.000ºC) y más lenta, moviéndose a unos 70 kilómetros por segundo durante más de dos horas.

Por primera vez, los investigadores podían contemplar una eyección estelar en dos temperaturas distintas: una nube rápida y caliente y, poco después, un filamento frío que se elevaba desde la superficie.

«Es la primera evidencia clara de una CME multitemperatura en una estrella parecida al Sol», explica Namekata. Ese detalle aparentemente técnico tiene implicaciones cósmicas, ya que sugiere que el Sol joven lanzaba al espacio enormes cantidades de material a diferentes velocidades y temperaturas, con un poder capaz de remodelar los entornos planetarios a su alrededor.

En el Sol actual, las eyecciones de masa coronal son eventos frecuentes: erupciones solares de plasma que pueden alcanzar decenas de millones de grados y viajar a más de mil kilómetros por segundo.

En el Sol actual, las eyecciones de masa coronal son eventos frecuentes: erupciones solares de plasma que pueden alcanzar decenas de millones de grados y viajar a más de mil kilómetros por segundo. Sobre estas líneas, eyección de masa coronal del 31 de agosto de 2012. Cortesía: NASA Goddard Space Flight Center 

El Sol joven y su impacto en el clima espacial de la Tierra

En el Sol actual, las eyecciones de masa coronal son eventos cotidianos: erupciones solares de plasma que pueden alcanzar decenas de millones de grados y viajar a más de mil kilómetros por segundo. Cuando aquellas apuntan a la Tierra, provocan tormentas geomagnéticas que pueden alterar las comunicaciones, los satélites o las redes eléctricas.

Ahora bien, los modelos teóricos predicen que el Sol joven era mucho más activo, con flujos magnéticos más intensos y explosiones estelares mucho más frecuentes. Hasta ahora, sin embargo, esa hiperactividad solo se había inferido por analogía con otras estrellas jóvenes. Faltaban pruebas directas.

El descubrimiento de EK Draconis llena ese vacío. Su observación simultánea en varios rangos de longitud de onda permitió identificar tanto el plasma cálido expulsado durante el pico de la llamarada como el material frío que siguió después. Los autores descartan explicaciones alternativas, cmo flujos ascendentes de evaporación cromosférica o pequeños estallidos locales, porque las velocidades y duraciones observadas no encajan con esos fenómenos. La única interpretación consistente es la de una eyección coronal completa, muy parecida a las que el Sol lanza al espacio, pero amplificada por la energía de una estrella joven y activa.

Una erupción muy simpática

El análisis detallado de las velocidades revela que los dos componentes —el plasma caliente detectado por Hubble y el filamento frío visto en Hα— no forman parte de un mismo gas que se enfría y desacelera, sino de dos regiones distintas pero relacionadas.

El primero correspondería a la parte superior de la erupción, un chorro rápido y tenue; el segundo, al núcleo más denso y frío del filamento, que se eleva más lentamente. En términos solares, sería el equivalente a observar simultáneamente la cúpula ardiente de una CME solar y su cuerda magnética interna. Otra posibilidad es que la primera erupción desencadenara la segunda, en un fenómeno conocido como erupción simpática, en el que la liberación de energía en una región activa provoca la inestabilidad de otra cercana.

Sea cual sea el mecanismo, el resultado es una prueba convincente de que las estrellas jóvenes pueden lanzar erupciones en cascada y de múltiples capas, un proceso que hasta ahora solo se había documentado en el Sol.

Los investigadores calcularon que la masa del plasma caliente eyectado era de unos 5×10¹⁶ gramos, similar a una gran eyección solar, y su energía cinética alcanzaba los 10³¹ ergios, mientras que la del componente frío era algo menor, alrededor de 10³⁰ ergios. Ambos valores siguen las mismas leyes de escala que rigen las CME solares, lo que refuerza la idea de un mecanismo físico común. En otras palabras: el Sol joven jugaba con las mismas reglas que el actual, solo que con una energía descomunal.

El sol que moldeó la Tierra

Las implicaciones del hallazgo van mucho más allá de la astrofísica estelar. Si el Sol joven producía este tipo de erupciones con la frecuencia observada en EK Draconis —unas cinco a diez diarias de energía Carrington o superior—, la Tierra primitiva debió vivir bajo un bombardeo casi constante de partículas energéticas y ondas de choque.

Según los cálculos del equipo, cada evento podría haber comprimido la magnetosfera terrestre hasta apenas dos radios planetarios, y abrir los polos a un flujo continuo de protones y electrones de alta energía.

Lejos de ser una amenaza, aquel clima espacial extremo pudo ser un motor químico decisivo. Las partículas aceleradas por las CME habrían penetrado en la atmósfera superior, rompiendo moléculas de nitrógeno y dióxido de carbono y generando radicales libres que facilitaron la formación de compuestos orgánicos simples, como aminoácidos, ácidos carboxílicos, óxidos de nitrógeno, ingredientes básicos para la vida.

«La actividad violenta del Sol temprano pudo actuar como un laboratorio de química prebiótica», escriben los autores. No solo influyó en la pérdida de gases atmosféricos o en la protección magnética, sino también en la síntesis de moléculas esenciales para el origen de la vida.

Tormentas para forjar mundos

El descubrimiento también ayuda a entender la evolución de otros sistemas planetarios. Muchas de las estrellas jóvenes que albergan exoplanetas potencialmente habitables, sobre todo de tipo G, K y M, muestran niveles de actividad magnética tan altos como los de EK Draconis.

Si lanzan eyecciones de masa coronal con la misma frecuencia, sus planetas podrían sufrir pérdidas atmosféricas muy intensas o, por el contrario, beneficiarse de una química rica en compuestos orgánicos. Determinar cuál de los dos efectos domina es una de las claves para evaluar la habitabilidad de los exoplanetas.

El equipo estima además que las eyecciones frecuentes podrían haber contribuido a frenar la rotación de nuestra estrella en sus primeros cientos de millones de años, mediante la pérdida de masa y momento angular asociada al plasma expulsado. Es decir, el propio Sol se habría templado a base de perder parte de su furia.

El Observatorio de Mundos Habitables buscará y obtendrá imágenes de exoplanetas habitables del tamaño de la Tierra en las denominadas zonas habitables de sus respectivas estrellas, donde pueda existir agua líquida. Cortesía: NASA / Tratamiento digital: IA-Copilot

El futuro de la meteorología estelar

Más allá del caso concreto, el estudio marca un hito metodológico. Hasta ahora, la detección de CME en otras estrellas era casi imposible: las señales son débiles y se confunden con la intensa luz de las llamaradas. La combinación de datos ultravioleta del Hubble y observaciones ópticas de alta resolución ha demostrado ser una herramienta poderosa para desentrañar esos fenómenos.

🗣️ «Es la primera vez que vemos una CME estelar con estructura multitemperatura; y probablemente no será la última», señala Namekata.

El trabajo refuerza la necesidad de una nueva generación de telescopios ultravioleta capaces de observar estrellas activas durante largos periodos. Los autores del artículo mencionan en particular el proyecto japonés LAPYUTA, diseñado para captar este tipo de erupciones estelares con alta sensibilidad, y el futuro Habitable Worlds Observatory de la NASA, que estudiará las atmósferas de exoplanetas alrededor de estrellas solares. Para ambos, comprender el clima espacial de sus estrellas anfitrionas será esencial.

Una mirada a nuestros orígenes estelares

«Nos alegró comprobar que, aunque nuestros países son diferentes, compartimos el mismo objetivo: buscar la verdad a través de la ciencia», concluye Namekata.

El Sol que hoy nos parece una fuente de estabilidad y vida fue, en sus primeros tiempos, un astro inquieto y explosivo. Su hiperactividad, lejos de ser un obstáculo, pudo ser el catalizador de la compleja química que hizo posible la biología.

EK Draconis, esa estrella del Dragón, ofrece una ventana privilegiada a aquel pasado turbulento. Cada destello en su superficie es un eco de las tormentas solares que, hace miles de millones de años, quizá encendieron la chispa de la vida en la Tierra. ▪️

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