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Épsilon Eridani

Epsilon Eridani ( latinizado de ε Eridani ), nombre propio Ran , [19] es una estrella en la constelación austral de Eridanus . Con una declinación de -9,46°, es visible desde la mayor parte de la superficie de la Tierra. Situada a una distancia de 10,5 años luz (3,2 parsecs ) del Sol , tiene una magnitud aparente de 3,73, lo que la convierte en la tercera estrella (o sistema estelar ) individual más cercana visible a simple vista .

Se estima que la estrella tiene menos de mil millones de años. [20] Esta relativa juventud confiere a Epsilon Eridani un nivel de actividad magnética superior al del Sol , con un viento estelar 30 veces más fuerte. El período de rotación de la estrella es de 11,2 días en el ecuador. Epsilon Eridani es más pequeño y menos masivo que el Sol, y tiene un nivel inferior de elementos más pesados ​​que el helio . [21] Es una estrella de secuencia principal de clase espectral K2, con una temperatura efectiva de aproximadamente 5.000  K (8.500  °F ), lo que le da un tono naranja. Es un miembro candidato del grupo de estrellas en movimiento de la Osa Mayor , que comparten un movimiento similar a través de la Vía Láctea , lo que implica que estas estrellas compartieron un origen común en un cúmulo abierto .

Los cambios periódicos en la velocidad radial de Epsilon Eridani han arrojado evidencia de un planeta gigante orbitando alrededor de él, denominado Epsilon Eridani b . [22] El descubrimiento del planeta fue inicialmente controvertido, [23] pero la mayoría de los astrónomos ahora consideran que el planeta está confirmado. En 2015, el planeta recibió el nombre propio AEgir [ sic ]. [24] El sistema planetario Epsilon Eridani también incluye un disco de escombros que consiste en un análogo del cinturón de Kuiper a 70 au de la estrella y polvo cálido entre aproximadamente 3 au y 20 au de la estrella. [25] [26] La brecha en el disco de escombros entre 20 y 70 UA implica la probable existencia de planetas exteriores en el sistema.

Como una de las estrellas similares al Sol más cercanas , [27] Epsilon Eridani ha sido objeto de varias observaciones en la búsqueda de inteligencia extraterrestre . Epsilon Eridani aparece en historias de ciencia ficción y ha sido sugerido como destino para viajes interestelares . [28] Desde Epsilon Eridani, el Sol aparecería como una estrella en Serpens , con una magnitud aparente de 2,4. [nota 1]

Nomenclatura

ε Eridani , latinizado como Epsilon Eridani , es la designación de Bayer de la estrella . A pesar de ser una estrella relativamente brillante, los primeros astrónomos no le dieron un nombre adecuado . Tiene varias otras designaciones de catálogo . Tras su descubrimiento, el planeta fue designado Epsilon Eridani b, siguiendo el sistema de designación habitual de los planetas extrasolares .

El planeta y su estrella anfitriona fueron seleccionados por la Unión Astronómica Internacional (IAU) como parte del concurso NameExoWorlds para dar nombres propios a exoplanetas y sus estrellas anfitrionas, para algunos sistemas que aún no tenían nombres propios. [29] [30] El proceso involucró nominaciones por parte de grupos educativos y votación pública por los nombres propuestos. [31] En diciembre de 2015, la IAU anunció que los nombres ganadores eran Ran para la estrella y AEgir [ sic ] para el planeta. [24] Esos nombres habían sido presentados por los alumnos del octavo grado de la escuela secundaria Mountainside en Colbert, Washington , Estados Unidos. Ambos nombres derivan de la mitología nórdica : Rán es la diosa del mar y Ægir , su marido, es el dios del océano. [32]

En 2016, la IAU organizó un Grupo de Trabajo sobre Nombres de Estrellas (WGSN) [33] para catalogar y estandarizar los nombres propios de las estrellas. En su primer boletín de julio de 2016, [34] el WGSN reconoció explícitamente los nombres de los exoplanetas y sus estrellas anfitrionas que fueron producidos por la competencia. Epsilon Eridani ahora figura como Ran en el Catálogo de nombres de estrellas de la IAU. [19] Los astrónomos profesionales en su mayoría han seguido refiriéndose a la estrella como Epsilon Eridani. [35]

En chino ,天苑( Tiān Yuàn ), que significa Prados Celestiales , se refiere a un asterismo que consiste en ε Eridani, γ Eridani , δ Eridani , π Eridani , ζ Eridani , η Eridani , π Ceti , τ 1 Eridani , τ 2 Eridani , τ. 3 Eridani , τ 4 Eridani , τ 5 Eridani , τ 6 Eridani , τ 7 Eridani , τ 8 Eridani y τ 9 Eridani . [36] En consecuencia, el nombre chino de ε Eridani es天苑四( Tiān Yuàn sì , la cuarta [estrella] de Celestial Meadows). [37]

Historia observacional

La fotografía superior muestra una región de muchas estrellas puntiformes con líneas de colores que marcan las constelaciones. La imagen inferior muestra varias estrellas y dos líneas blancas.
Arriba, la sección norte de la constelación de Eridanus está delineada en verde, mientras que Orión se muestra en azul. A continuación, una vista ampliada de la región en el cuadro blanco muestra la ubicación de Epsilon Eridani en la intersección de las dos líneas.

Catalogación

Epsilon Eridani es conocida por los astrónomos desde al menos el siglo II d.C., cuando Claudio Ptolomeo (un astrónomo griego de Alejandría , Egipto ) la incluyó en su catálogo de más de mil estrellas. El catálogo fue publicado como parte de su tratado astronómico Almagesto . La constelación de Eridanus fue nombrada por Ptolomeo – Ποταμού ( en griego antiguo , "río"), y Epsilon Eridani figuraba como su decimotercera estrella. Ptolomeo llamó a Epsilon Eridani ό τών δ προηγούμενος ( en griego antiguo , "un precedente de los cuatro") (aquí δ es el número cuatro). Esto se refiere a un grupo de cuatro estrellas en Eridanus: γ , π , δ y ε (del 10 al 13 en la lista de Ptolomeo). ε es el más occidental de ellos y, por tanto, el primero de los cuatro en el aparente movimiento diario del cielo de este a oeste. Los estudiosos modernos del catálogo de Ptolomeo designan su entrada como "P 784" (en orden de aparición) y "Eri 13" . Ptolomeo describió la magnitud de la estrella como 3. [38] [39]

Epsilon Eridani fue incluido en varios catálogos de estrellas de tratados astronómicos islámicos medievales , que se basaron en el catálogo de Ptolomeo: en el Libro de las estrellas fijas de Al-Sufi , publicado en 964, en el Canon Mas'ud de Al-Biruni , publicado en 1030, y Zij-i Sultani de Ulugh Beg , publicado en 1437. La estimación de Al-Sufi de la magnitud de Epsilon Eridani fue 3. Al-Biruni cita magnitudes de Ptolomeo y Al-Sufi (para Epsilon Eridani cita el valor 4 tanto para Ptolomeo como para Al -Las magnitudes sufíes; los valores originales de ambas magnitudes son 3). Su número en orden de aparición es 786. [40] Ulugh Beg llevó a cabo nuevas mediciones de las coordenadas de Epsilon Eridani en su observatorio en Samarcanda , y cita magnitudes de Al-Sufi (3 para Epsilon Eridani). Las designaciones modernas de su entrada en el catálogo de Ulugh Beg son "U 781" y "Eri 13" (esta última es la misma que la designación del catálogo de Ptolomeo). [38] [39]

En 1598, Epsilon Eridani fue incluido en el catálogo de estrellas de Tycho Brahe , reeditado en 1627 por Johannes Kepler como parte de sus Tablas Rudolphine . Este catálogo se basó en las observaciones de Tycho Brahe de 1577 a 1597, incluidas las de la isla de Hven en sus observatorios de Uraniborg y Stjerneborg . El número de secuencia de Epsilon Eridani en la constelación de Eridanus era 10, y fue designado Quae omnes quatuor antecedit ( en latín , "que precede a los cuatro"); el significado es el mismo que la descripción de Ptolomeo. Brahe le asignó magnitud 3. [38] [41]

La designación Bayer de Epsilon Eridani se estableció en 1603 como parte de Uranometria , un catálogo de estrellas elaborado por el cartógrafo celeste alemán Johann Bayer . Su catálogo asignó letras del alfabeto griego a grupos de estrellas que pertenecen a la misma clase de magnitud visual en cada constelación, comenzando con alfa (α) para una estrella de la clase más brillante. Bayer no intentó ordenar las estrellas según su brillo relativo dentro de cada clase. Así, aunque Epsilon es la quinta letra del alfabeto griego, [42] la estrella es la décima más brillante en Eridanus . [43] Además de la letra ε, Bayer le había dado el número 13 (el mismo que el número de catálogo de Ptolomeo, al igual que muchos de los números de Bayer) y lo describió como Decima septima ( en latín , 'el decimoséptimo'). [nota 2] Bayer asignó a Epsilon Eridani magnitud 3. [44]

En 1690 Epsilon Eridani fue incluida en el catálogo de estrellas de Johannes Hevelius . Su número de secuencia en la constelación de Eridanus era 14, su designación era Tertia ( en latín , "el tercero") y se le asignó magnitud 3 o 4 (las fuentes difieren). [38] [45] El catálogo de estrellas del astrónomo inglés John Flamsteed , publicado en 1712, le dio a Epsilon Eridani la designación Flamsteed de 18 Eridani, porque era la decimoctava estrella catalogada en la constelación de Eridanus por orden de ascensión recta creciente . [4] En 1818, Epsilon Eridani se incluyó en el catálogo de Friedrich Bessel , basado en las observaciones de James Bradley entre 1750 y 1762, y en magnitud 4. [46] También apareció en el catálogo de Nicolas Louis de Lacaille de 398 principales estrellas, cuya versión de 307 estrellas se publicó en 1755 en Ephémérides des Mouvemens Célestes, pour dix années, 1755-1765 , [47] y cuya versión completa se publicó en 1757 en Astronomiæ Fundamenta , París. [48] ​​En su edición de 1831 realizada por Francis Baily , Epsilon Eridani tiene el número 50. [49] Lacaille le asignó magnitud 3. [47] [48] [49]

En 1801, Epsilon Eridani fue incluido en la Histoire céleste française , el catálogo de Joseph Jérôme Lefrançois de Lalande de unas 50.000 estrellas, basado en sus observaciones de 1791-1800, en el que las observaciones están ordenadas en orden temporal. Contiene tres observaciones de Epsilon Eridani. [nota 3] [50] En 1847, Francis Baily publicó una nueva edición del catálogo de Lalande, que contenía la mayoría de sus observaciones, en las que las estrellas estaban numeradas en orden de ascensión recta . Debido a que cada observación de cada estrella fue numerada y Epsilon Eridani fue observada tres veces, obtuvo tres números: 6581, 6582 y 6583. [51] (Hoy en día, los números de este catálogo se utilizan con el prefijo "Lalande" o "Lal". [52] ) Lalande asignó a Epsilon Eridani magnitud 3. [50] [51] También en 1801 fue incluida en el catálogo de Johann Bode , en el que cerca de 17.000 estrellas estaban agrupadas en 102 constelaciones y numeradas (Epsilon Eridani obtuvo el número 159 en la constelación de Eridano). El catálogo de Bode se basó en observaciones de varios astrónomos, incluido el propio Bode, pero principalmente en las de Lalande y Lacaille (para el cielo del sur). Bode asignó a Epsilon Eridani magnitud 3. [53] En 1814, Giuseppe Piazzi publicó la segunda edición de su catálogo de estrellas (su primera edición se publicó en 1803), basado en observaciones realizadas entre 1792 y 1813, en el que más de 7000 estrellas estaban agrupadas en 24 horas (0-23). Epsilon Eridani es el número 89 en la hora 3. Piazzi le asignó magnitud 4. [54] En 1918, Epsilon Eridani apareció en el Catálogo Henry Draper con la designación HD 22049 y una clasificación espectral preliminar de K0. [55]

Detección de proximidad

Basándose en observaciones realizadas entre 1800 y 1880, se descubrió que Epsilon Eridani tenía un gran movimiento propio a través de la esfera celeste , que se estimaba en tres segundos de arco por año ( velocidad angular ). [56] Este movimiento implicaba que estaba relativamente cerca del Sol, [57] convirtiéndola en una estrella de interés para las mediciones de paralaje estelar . Este proceso implica registrar la posición de Epsilon Eridani a medida que la Tierra se mueve alrededor del Sol, lo que permite estimar la distancia de una estrella. [56] De 1881 a 1883, el astrónomo estadounidense William L. Elkin utilizó un heliómetro en el Observatorio Real del Cabo de Buena Esperanza , Sudáfrica, para comparar la posición de Epsilon Eridani con dos estrellas cercanas. A partir de estas observaciones, se calculó un paralaje de 0,14 ± 0,02 segundos de arco . [58] [59] En 1917, los observadores habían refinado su estimación de paralaje a 0,317 segundos de arco. [60] El valor moderno de 0,3109 segundos de arco equivale a una distancia de unos 10,50 años luz (3,22 pc). [1]

Descubrimientos circunestelares

Un anillo desigual y multicolor dispuesto alrededor de una estrella de cinco lados en el centro, con la concentración más fuerte debajo del centro. Un óvalo más pequeño que muestra la escala de la órbita de Plutón se encuentra en la parte inferior derecha.
Imagen de longitud de onda submilimétrica de un anillo de partículas de polvo alrededor de Epsilon Eridani (arriba en el centro). Las áreas más brillantes indican las regiones con mayores concentraciones de polvo.

Basándose en los aparentes cambios en la posición de Epsilon Eridani entre 1938 y 1972, Peter van de Kamp propuso que un compañero invisible con un período orbital de 25 años estaba provocando perturbaciones gravitacionales en su posición. [61] Esta afirmación fue refutada en 1993 por Wulff-Dieter Heintz y la falsa detección se atribuyó a un error sistemático en las placas fotográficas . [62]

Lanzado en 1983, el telescopio espacial IRAS detectó emisiones infrarrojas de estrellas cercanas al Sol, [63] incluido un exceso de emisión infrarroja de Epsilon Eridani. [64] Las observaciones indicaron que un disco de polvo cósmico de grano fino estaba orbitando la estrella; [64] Desde entonces, este disco de escombros ha sido ampliamente estudiado. En 1998 se descubrieron pruebas de la existencia de un sistema planetario mediante la observación de asimetrías en este anillo de polvo. La acumulación en la distribución del polvo podría explicarse por interacciones gravitacionales con un planeta que orbita justo dentro del anillo de polvo. [sesenta y cinco]

En 1987, Bruce Campbell, Gordon Walker y Stephenson Yang anunciaron la detección de un objeto planetario en órbita. [66] [67] De 1980 a 2000, un equipo de astrónomos dirigido por Artie P. Hatzes realizó observaciones de la velocidad radial de Epsilon Eridani, midiendo el desplazamiento Doppler de la estrella a lo largo de la línea de visión . Encontraron evidencia de un planeta orbitando la estrella con un período de unos siete años. [22] Aunque hay un alto nivel de ruido en los datos de velocidad radial debido a la actividad magnética en su fotosfera , [68] se espera que cualquier periodicidad causada por esta actividad magnética muestre una fuerte correlación con las variaciones en las líneas de emisión de calcio ionizado ( las líneas Ca II H y K ). Como no se encontró tal correlación, se consideró que la causa más probable era un compañero planetario. [69] Este descubrimiento fue respaldado por mediciones astrométricas de Epsilon Eridani realizadas entre 2001 y 2003 con el Telescopio Espacial Hubble , que mostraron evidencia de perturbación gravitacional de Epsilon Eridani por un planeta. [8]

SETI y exploración propuesta

En 1960, los físicos Philip Morrison y Giuseppe Cocconi propusieron que las civilizaciones extraterrestres podrían estar utilizando señales de radio para comunicarse. [70] El Proyecto Ozma , dirigido por el astrónomo Frank Drake , utilizó el Telescopio Tatel para buscar señales de este tipo de las estrellas cercanas similares al Sol Epsilon Eridani y Tau Ceti . Los sistemas fueron observados en la frecuencia de emisión de hidrógeno neutro , 1.420 MHz (21 cm). No se detectaron señales de origen extraterrestre inteligente. [71] Drake repitió el experimento en 2010, con el mismo resultado negativo. [70] A pesar de esta falta de éxito, Epsilon Eridani se abrió camino en la literatura de ciencia ficción y en los programas de televisión durante muchos años después de la noticia del experimento inicial de Drake. [72]

En Habitable Planets for Man , un estudio de RAND Corporation de 1964 realizado por el científico espacial Stephen H. Dole, se estimó que la probabilidad de que un planeta habitable estuviera en órbita alrededor de Epsilon Eridani era del 3,3%. Entre las estrellas cercanas conocidas, figuraba entre las 14 estrellas que se pensaba que tenían más probabilidades de tener un planeta habitable. [73]

William I. McLaughlin propuso una nueva estrategia en la búsqueda de inteligencia extraterrestre ( SETI ) en 1977. Sugirió que los extraterrestres inteligentes podrían utilizar eventos ampliamente observables, como las explosiones de novas , para sincronizar la transmisión y recepción de sus señales. Esta idea fue probada por el Observatorio Nacional de Radioastronomía en 1988, que utilizó los estallidos de Nova Cygni 1975 como cronómetro. Quince días de observación no mostraron señales de radio anómalas provenientes de Epsilon Eridani. [74]

Debido a la proximidad y las propiedades similares al Sol de Epsilon Eridani, en 1985 el físico y autor Robert L. Forward consideró el sistema como un objetivo plausible para viajes interestelares . [75] Al año siguiente, la Sociedad Interplanetaria Británica sugirió a Epsilon Eridani como uno de los objetivos de su estudio del Proyecto Daedalus . [76] El sistema ha seguido estando entre los objetivos de este tipo de propuestas, como el Proyecto Ícarus en 2011. [28]

Debido a su ubicación cercana, Epsilon Eridani estaba entre las estrellas objetivo del Proyecto Phoenix , un estudio de microondas de 1995 en busca de señales de inteligencia extraterrestre. [77] El proyecto había comprobado alrededor de 800 estrellas hasta 2004, pero aún no había detectado ninguna señal. [78]

Propiedades

Un orbe naranja brillante en la mitad izquierda y un orbe amarillo brillante un poco más grande a la derecha sobre un fondo negro.
Ilustración de los tamaños relativos de Epsilon Eridani (izquierda) y el Sol (derecha)

A una distancia de 10,50 ly (3,22 pársecs), Epsilon Eridani es la decimotercera estrella más cercana conocida (y la novena estrella solitaria o sistema estelar más cercano ) al Sol en 2014. [9] Su proximidad la convierte en una de las estrellas más estudiadas de su tipo espectral . [79] Epsilon Eridani se encuentra en la parte norte de la constelación de Eridanus, aproximadamente 3° al este de la estrella ligeramente más brillante Delta Eridani . Con una declinación de -9,46°, Epsilon Eridani puede verse desde gran parte de la superficie de la Tierra, en épocas adecuadas del año. Sólo al norte de la latitud 80° N está permanentemente oculto bajo el horizonte. [80] La magnitud aparente de 3,73 puede dificultar la observación desde un área urbana a simple vista, porque los cielos nocturnos sobre las ciudades están oscurecidos por la contaminación lumínica . [81]

Epsilon Eridani tiene una masa estimada de 0,82 masas solares [10] [11] y un radio de 0,74 radios solares . [12] Brilla con una luminosidad de sólo 0,34 luminosidades solares . [13] La temperatura efectiva estimada es 5.084 K. [14] Con una clasificación estelar de K2 V, es la segunda estrella de secuencia principal de tipo K más cercana (después de Alpha Centauri B). [9] Desde 1943, el espectro de Epsilon Eridani ha servido como uno de los puntos de anclaje estables mediante los cuales se clasifican otras estrellas. [82] Su metalicidad , la fracción de elementos más pesada que el helio , es ligeramente inferior a la del Sol. [15] En la cromosfera de Epsilon Eridani , una región de la atmósfera exterior justo encima de la fotosfera que emite luz , la abundancia de hierro se estima en un 74% del valor del Sol. [15] La proporción de litio en la atmósfera es cinco veces menor que la del Sol. [83]

La clasificación de tipo K de Epsilon Eridani indica que el espectro tiene líneas de absorción relativamente débiles provenientes de la absorción por hidrógeno ( líneas de Balmer ), pero líneas fuertes de átomos neutros y calcio individualmente ionizado (Ca II). La clase de luminosidad V (enana) se asigna a las estrellas que están experimentando una fusión termonuclear de hidrógeno en su núcleo. Para una estrella de secuencia principal de tipo K, esta fusión está dominada por la reacción en cadena protón-protón , en la que una serie de reacciones combinan efectivamente cuatro núcleos de hidrógeno para formar un núcleo de helio. La energía liberada por la fusión se transporta hacia afuera desde el núcleo a través de la radiación , lo que no produce ningún movimiento neto del plasma circundante. Fuera de esta región, en la envoltura, la energía es transportada a la fotosfera por convección de plasma , desde donde luego se irradia al espacio. [84]

Actividad magnética

Epsilon Eridani tiene un mayor nivel de actividad magnética que el Sol y, por tanto, las partes exteriores de su atmósfera (la cromosfera y la corona ) son más dinámicas. La intensidad del campo magnético promedio de Epsilon Eridani en toda la superficie es(1,65 ± 0,30) × 10 −2  tesla , [85] que es más de cuarenta veces mayor que la intensidad del campo magnético (5–40) × 10 −5 T en la fotosfera del Sol. [86] Las propiedades magnéticas se pueden modelar suponiendo que las regiones con un flujo magnético de aproximadamente 0,14 T cubren aleatoriamente aproximadamente el 9% de la fotosfera, mientras que el resto de la superficie está libre de campos magnéticos. [87] La ​​actividad magnética general de Epsilon Eridani muestra coexistencia2,95 ± 0,03 yCiclos de actividad de 12,7 ± 0,3 años. [83] Suponiendo que su radio no cambia en estos intervalos, la variación a largo plazo en el nivel de actividad parece producir una variación de temperatura de 15 K, lo que corresponde a una variación en la magnitud visual (V) de 0,014. [88]

El campo magnético en la superficie de Epsilon Eridani provoca variaciones en el comportamiento hidrodinámico de la fotosfera. Esto da como resultado una mayor fluctuación durante las mediciones de su velocidad radial . Se midieron variaciones de 15 ms −1 durante un período de 20 años, lo que es mucho mayor que la incertidumbre de medición de 3 ms −1 . Esto hace que la interpretación de las periodicidades en la velocidad radial de Epsilon Eridani, como las causadas por un planeta en órbita, sea más difícil. [68]

Una curva ligera para Epsilon Eridani, que muestra promedios de las magnitudes de las bandas b e y entre 2014 y 2021. [16] El recuadro muestra la variación periódica durante un período de rotación de 12,3 días. [89]

Epsilon Eridani se clasifica como una variable BY Draconis porque tiene regiones de mayor actividad magnética que entran y salen de la línea de visión a medida que gira. [6] La medición de esta modulación rotacional sugiere que su región ecuatorial gira con un período promedio de 11,2 días, [17] que es menos de la mitad del período de rotación del Sol. Las observaciones han demostrado que Epsilon Eridani varía hasta 0,050 en magnitud V debido a manchas estelares y otras actividades magnéticas de corto plazo. [89] La fotometría también ha demostrado que la superficie de Epsilon Eridani, al igual que el Sol, está experimentando una rotación diferencial , es decir, el período de rotación en el ecuador difiere del de las latitudes altas . Los períodos medidos oscilan entre 10,8 y 12,3 días. [88] [nota 4] La inclinación axial de Epsilon Eridani hacia la línea de visión desde la Tierra es muy incierta: las estimaciones oscilan entre 24° y 72°. [17]

Los altos niveles de actividad cromosférica, el fuerte campo magnético y la velocidad de rotación relativamente rápida de Epsilon Eridani son característicos de una estrella joven. [90] La mayoría de las estimaciones de la edad de Epsilon Eridani la sitúan en el rango de 200 a 800 millones de años. [20] La baja abundancia de elementos pesados ​​en la cromosfera de Epsilon Eridani generalmente indica una estrella más vieja, porque el medio interestelar (a partir del cual se forman las estrellas) se enriquece constantemente con elementos más pesados ​​producidos por generaciones más antiguas de estrellas. [91] Esta anomalía podría ser causada por un proceso de difusión que ha transportado algunos de los elementos más pesados ​​fuera de la fotosfera y hacia una región debajo de la zona de convección de Epsilon Eridani . [92]

La luminosidad de rayos X de Epsilon Eridani es aproximadamente2 × 10 28  ergio ·s –1 (2 × 10 21  W ). Es más luminoso en rayos X que el Sol en su máxima actividad . La fuente de esta fuerte emisión de rayos X es la corona caliente de Epsilon Eridani. [93] [94] La corona de Epsilon Eridani parece más grande y más caliente que la del Sol, con una temperatura de3,4 × 10 6  K , medido a partir de la observación de la emisión de rayos X y ultravioleta de la corona. [95] Muestra una variación cíclica en la emisión de rayos X que es consistente con el ciclo de actividad magnética. [96]

El viento estelar emitido por Epsilon Eridani se expande hasta chocar con el medio interestelar circundante de gas y polvo difuso, dando como resultado una burbuja de gas hidrógeno calentado (una astrosfera , el equivalente de la heliosfera que rodea al Sol). El espectro de absorción de este gas ha sido medido con el Telescopio Espacial Hubble , lo que permite estimar las propiedades del viento estelar. [95] La corona caliente de Epsilon Eridani da como resultado una tasa de pérdida de masa en el viento estelar de Epsilon Eridani que es 30 veces mayor que la del Sol. Este viento estelar genera la astrosfera que se extiende alrededor de 8.000 au (0,039 pc) y contiene un arco de choque que se encuentra a 1.600 au (0,0078 pc) de Epsilon Eridani. A su distancia estimada de la Tierra, esta astrosfera abarca 42 minutos de arco, que es más ancha que el tamaño aparente de la Luna llena. [97]

Cinemática

Epsilon Eridani tiene un movimiento propio alto , moviéndose −0,976 segundos de arco por año en ascensión recta (el equivalente celeste de la longitud) y 0,018 segundos de arco por año en declinación (latitud celeste), para un total combinado de 0,962 segundos de arco por año. [1] [nota 5] La estrella tiene una velocidad radial de +15,5 km/s (35.000 mph) (lejos del Sol). [99] Los componentes de la velocidad espacial de Epsilon Eridani en el sistema de coordenadas galácticas son (U, V, W) = (−3, +7, −20) km/s , lo que significa que viaja dentro de la Vía Láctea . a una distancia galactocéntrica media de 28,7 kly (8,79 kiloparsecs) desde el núcleo a lo largo de una órbita que tiene una excentricidad de 0,09. [100] La posición y velocidad de Epsilon Eridani indican que puede ser un miembro del Grupo Móvil de la Osa Mayor , cuyos miembros comparten un movimiento común a través del espacio. Este comportamiento sugiere que el grupo en movimiento se originó en un cúmulo abierto que desde entonces se ha difundido. [101] La edad estimada de este grupo es 500 ± 100 millones de años, [102] que se encuentra dentro del rango de las estimaciones de edad de Epsilon Eridani.

Durante el último millón de años, se cree que tres estrellas se han acercado a 7 ly (2,1 pc) de Epsilon Eridani. El más reciente y cercano de estos encuentros fue con la estrella de Kapteyn , que se acercó a una distancia de aproximadamente 3 ly (0,92 pc) hace aproximadamente 12.500 años. Dos encuentros más distantes fueron con Sirius y Ross 614 . Se cree que ninguno de estos encuentros fue lo suficientemente cercano como para afectar el disco circunestelar que orbita alrededor de Epsilon Eridani. [103]

Epsilon Eridani hizo su mayor aproximación al Sol hace unos 105.000 años, cuando estaban separados por 7 ly (2,1 pc). [104] Basado en una simulación de encuentros cercanos con estrellas cercanas, el sistema estelar binario Luyten 726-8 , que incluye la estrella variable UV Ceti , se encontrará con Epsilon Eridani en aproximadamente 31.500 años a una distancia mínima de aproximadamente 0,9 ly (0,29 parsecs). ). Estarán separados por menos de 1 ly (0,3 pársecs) durante unos 4.600 años. Si Epsilon Eridani tiene una nube de Oort , Luyten 726-8 podría perturbar gravitacionalmente algunos de sus cometas con períodos orbitales largos . [105] [ ¿ fuente poco confiable? ]

Sistema planetario

Disco de escombros

La estrella se ve en el centro y el anillo muestra el cinturón principal del disco de escombros, que se encuentra a 70 unidades astronómicas de la estrella. El cinturón parece elíptico ya que está ligeramente inclinado de frente. Además de la estrella, en la imagen aparecen otras dos fuentes puntuales (una coincidente con el cinturón). Estas son galaxias de fondo y no forman parte del sistema épsilon Eridani.
Imagen del sistema épsilon Eridani tomada por el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en una longitud de onda de 1,3 mm. [26]

IRAS [64] detectó un exceso de infrarrojos alrededor de Epsilon Eridani, lo que indica la presencia de polvo circunestelar. Las observaciones realizadas con el Telescopio James Clerk Maxwell (JCMT) a una longitud de onda de 850 μm muestran un flujo extendido de radiación en un radio angular de 35 segundos de arco alrededor de Epsilon Eridani, resolviendo el disco de escombros por primera vez. Desde entonces, se han tomado imágenes de mayor resolución con el Atacama Large Millimeter Array , que muestran que el cinturón está ubicado a 70 au de la estrella con un ancho de solo 11 au. [109] [26] El disco está inclinado 33,7° de frente, lo que lo hace parecer elíptico.

El polvo y posiblemente el hielo de agua de este cinturón migran hacia adentro debido al arrastre del viento estelar y a un proceso mediante el cual la radiación estelar hace que los granos de polvo giren lentamente en espiral hacia Epsilon Eridani, conocido como efecto Poynting-Robertson . [110] Al mismo tiempo, estas partículas de polvo pueden destruirse mediante colisiones mutuas. La escala de tiempo para que estos procesos eliminen todo el polvo del disco es menor que la edad estimada por Epsilon Eridani. Por lo tanto, el disco de polvo actual debe haber sido creado por colisiones u otros efectos de cuerpos progenitores más grandes, y el disco representa una etapa tardía en el proceso de formación de planetas. Se habrían requerido colisiones entre cuerpos progenitores de 11 masas terrestres para mantener el disco en su estado actual durante su edad estimada. [106]

Las dos ilustraciones superiores muestran bandas ovaladas marrones para los cinturones de asteroides y líneas ovaladas para las órbitas conocidas de los planetas, con la estrella brillante en el centro. La segunda banda marrón es más estrecha que la primera. Las dos ilustraciones inferiores tienen bandas grises para los cinturones de cometas, líneas ovaladas para las órbitas planetarias y las estrellas brillantes en el centro. La banda gris inferior es mucho más ancha que la banda gris superior.
Comparación de los planetas y cinturones de escombros del Sistema Solar con el sistema Epsilon Eridani. En la cima está el cinturón de asteroides y los planetas interiores del Sistema Solar. El segundo desde arriba es el cinturón de asteroides interior propuesto y el planeta b de Epsilon Eridani. Las ilustraciones inferiores muestran las características correspondientes de los sistemas exteriores de las dos estrellas.

El disco contiene una masa estimada de polvo igual a una sexta parte de la masa de la Luna, con granos de polvo individuales que superan los 3,5 μm de tamaño a una temperatura de aproximadamente 55 K. Este polvo se genera por la colisión de cometas, que se extienden hasta De 10 a 30 km de diámetro y tienen una masa combinada de 5 a 9 veces la de la Tierra. Esto es similar a las 10 masas terrestres estimadas en el cinturón de Kuiper primordial. [111] [112] El disco alrededor de Epsilon Eridani contiene menos de 2,2 × 10 17 kg de monóxido de carbono . Este bajo nivel sugiere una escasez de cometas con volátiles y planetesimales helados en comparación con el cinturón de Kuiper. [113]

Las imágenes del JCMT muestran signos de una estructura grumosa en el cinturón que puede explicarse por la perturbación gravitacional de un planeta, denominado Epsilon Eridani c. Se teoriza que las acumulaciones de polvo se producen en órbitas que tienen una resonancia entera con la órbita del planeta sospechoso. Por ejemplo, la región del disco que completa dos órbitas por cada tres órbitas de un planeta está en una resonancia orbital 3:2 . [114] Se predice que el planeta propuesto para causar estas perturbaciones tendrá un semieje mayor de entre 40 y 50 ua. [115] [116] [26] Sin embargo, desde entonces los grupos más brillantes han sido identificados como fuentes de fondo y la existencia de los grupos restantes sigue siendo debatida. [117]

También hay polvo cerca de la estrella. Las observaciones del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA sugieren que Epsilon Eridani en realidad tiene dos cinturones de asteroides y una nube de polvo exozodiacal . Este último es un análogo del polvo zodiacal que ocupa el plano del Sistema Solar . Un cinturón se encuentra aproximadamente en la misma posición que el del Sistema Solar, orbitando a una distancia de 3,00 ± 0,75 au de Epsilon Eridani, y está formado por granos de silicato con un diámetro de 3  μm y una masa combinada de aproximadamente 10 18  kg. Si el planeta Epsilon Eridani b existe, entonces es poco probable que este cinturón haya tenido una fuente fuera de la órbita del planeta, por lo que el polvo puede haber sido creado por la fragmentación y la formación de cráteres de cuerpos más grandes, como los asteroides . [118] El segundo cinturón, más denso, probablemente también poblado por asteroides, se encuentra entre el primer cinturón y el disco cometario exterior. La estructura de los cinturones y del disco de polvo sugiere que se necesitan más de dos planetas en el sistema Epsilon Eridani para mantener esta configuración. [106] [119]

En un escenario alternativo, el polvo exozodiacal podría generarse en el cinturón exterior. Luego, este polvo se transporta hacia el interior más allá de la órbita de Epsilon Eridani b. Cuando se tienen en cuenta las colisiones entre los granos de polvo, el polvo reproducirá el espectro infrarrojo y el brillo observados. Fuera del radio de sublimación del hielo , ubicado más allá de las 10 au de Epsilon Eridani, donde las temperaturas caen por debajo de los 100 K, el mejor ajuste a las observaciones se produce cuando se supone una mezcla de hielo y polvo de silicato . Dentro de este radio, el polvo debe estar formado por granos de silicato que carezcan de volátiles . [110]

La región interior alrededor de Epsilon Eridani, desde un radio de 2,5 AU hacia adentro, parece estar libre de polvo hasta el límite de detección del telescopio MMT de 6,5 m . Los granos de polvo en esta región se eliminan eficientemente mediante el arrastre del viento estelar, mientras que la presencia de un sistema planetario también puede ayudar a mantener esta área libre de escombros. Aún así, esto no excluye la posibilidad de que pueda haber un cinturón de asteroides interior con una masa combinada no mayor que la del cinturón de asteroides del Sistema Solar. [120]

Planetas de período largo

Una fuente de luz brillante a la derecha está rodeada de cometas y dos cinturones ovalados de escombros. A la izquierda hay una media luna de color amarillo anaranjado de un planeta.
Impresión artística que muestra dos cinturones de asteroides y un planeta orbitando Epsilon Eridani.

Como una de las estrellas similares al Sol más cercanas, Epsilon Eridani ha sido objeto de muchos intentos de buscar compañeros planetarios. [22] [20] Su actividad cromosférica y variabilidad significan que encontrar planetas con el método de velocidad radial es difícil, porque la actividad estelar puede crear señales que imitan la presencia de planetas. [121] Las búsquedas de exoplanetas alrededor de Epsilon Eridani con imágenes directas no han tenido éxito. [69] [122]

La observación infrarroja ha demostrado que no hay cuerpos de tres o más masas de Júpiter en este sistema, al menos a una distancia de 500 au de la estrella anfitriona. [20] Los planetas con masas y temperaturas similares a las de Júpiter deberían ser detectables por Spitzer a distancias superiores a 80 UA. Se ha detectado y caracterizado mediante métodos de velocidad radial y astrometría un planeta de período largo del tamaño aproximado de Júpiter. [107] Se pueden descartar planetas con más del 150% de la masa de Júpiter en el borde interior del disco de escombros, entre 30 y 35 UA. [18]

Planeta b (AEgir)

Conocido como Epsilon Eridani b , este planeta fue anunciado en 2000, pero el descubrimiento siguió siendo controvertido durante aproximadamente las siguientes dos décadas. Un estudio exhaustivo realizado en 2008 calificó la detección de "provisional" y describió el planeta propuesto como "sospechoso desde hace mucho tiempo pero aún sin confirmar". [106] Muchos astrónomos creyeron que la evidencia es lo suficientemente convincente como para considerar el descubrimiento como confirmado. [20] [110] [118] [122] El descubrimiento fue cuestionado en 2013 porque un programa de búsqueda en el Observatorio La Silla no confirmó su existencia. [123] Otros estudios desde 2018 han reafirmado gradualmente la existencia del planeta a través de una combinación de velocidad radial y astrometría. [124] [125] [126] [127] [107]

A la izquierda hay un objeto rojo esférico y sombreado, rodeado por un anillo, con una media luna más pequeña en la parte inferior central que representa una luna. A la derecha hay una fuente luminosa atravesada por una línea que representa un disco de escombros.
Impresión artística de Epsilon Eridani b orbitando dentro de una zona que ha sido limpiada de polvo. Alrededor del planeta se conjeturan anillos y lunas.

Las fuentes publicadas siguen en desacuerdo sobre los parámetros básicos del planeta. Los valores recientes para su período orbital oscilan entre 7,3 y 7,6 años, [107] las estimaciones del tamaño de su órbita elíptica (el semieje mayor) oscilan entre 3,38 au y 3,53 au, [128] [129] y las aproximaciones de su rango de excentricidad orbital de 0,055 a 0,26. [107]

Inicialmente, se desconocía la masa del planeta, pero se podía estimar un límite inferior basándose en el desplazamiento orbital de Epsilon Eridani. Sólo se conocía el componente del desplazamiento a lo largo de la línea de visión hacia la Tierra, lo que da un valor para la fórmula m  sen  i , donde m es la masa del planeta e i es la inclinación orbital . Las estimaciones para el valor de m sen i oscilaron entre 0,60 masas de Júpiter y 1,06 masas de Júpiter, [128] [129] , lo que establece el límite inferior para la masa del planeta (porque la función seno tiene un valor máximo de 1). Tomando m sen i en el medio de ese rango en 0,78 y estimando la inclinación en 30° como sugirió la astrometría de Hubble , se obtiene un valor de 1,55 ± 0,24 masas de Júpiter para la masa del planeta. [8] Estudios astrométricos más recientes han encontrado masas más bajas, que van desde 0,63 a 0,78 masas de Júpiter. [107]

De todos los parámetros medidos para este planeta, el valor de la excentricidad orbital es el más incierto. La excentricidad de 0,7 sugerida por algunos estudios más antiguos [8] es incompatible con la presencia del cinturón de asteroides propuesto a una distancia de 3 ua. Si la excentricidad fuera tan alta, el planeta atravesaría el cinturón de asteroides y lo limpiaría en unos diez mil años. Si el cinturón ha existido durante más tiempo que este período, lo que parece probable, impone un límite superior a la excentricidad de Epsilon Eridani b de aproximadamente 0,10 a 0,15. [118] [119] Si, en cambio, el disco de polvo se genera a partir del disco de escombros exterior, en lugar de colisiones en un cinturón de asteroides, entonces no se necesitan restricciones en la excentricidad orbital del planeta para explicar la distribución del polvo. [110]

Habitabilidad potencial

Epsilon Eridani es un objetivo para los programas de búsqueda de planetas porque tiene propiedades que permiten que se forme un planeta similar a la Tierra. Aunque este sistema no fue elegido como candidato principal para el ahora cancelado Terrestrial Planet Finder , fue una estrella objetivo para la Misión de Interferometría Espacial propuesta por la NASA para buscar planetas del tamaño de la Tierra. [130] La proximidad, las propiedades similares al Sol y los planetas sospechosos de Epsilon Eridani también lo han convertido en objeto de múltiples estudios sobre si se puede enviar una sonda interestelar a Epsilon Eridani. [75] [76] [131]

El radio orbital en el que el flujo estelar de Epsilon Eridani coincide con la constante solar (donde la emisión coincide con la salida del Sol a la distancia orbital de la Tierra) es de 0,61 au. [132] Eso está dentro de la zona máxima habitable de un planeta conjeturado similar a la Tierra que orbita Epsilon Eridani, que actualmente se extiende desde aproximadamente 0,5 a 1,0 UA. A medida que Epsilon Eridani envejece durante un período de 20 mil millones de años, la luminosidad neta aumentará, lo que hará que esta zona se expanda lentamente hacia afuera hasta aproximadamente 0,6 a 1,4 au. [133] La presencia de un planeta grande con una órbita muy elíptica cerca de la zona habitable de Epsilon Eridani reduce la probabilidad de que un planeta terrestre tenga una órbita estable dentro de la zona habitable. [134]

Una estrella joven como Epsilon Eridani puede producir grandes cantidades de radiación ultravioleta que puede ser perjudicial para la vida, pero, por otro lado, es una estrella más fría que el Sol y, por lo tanto, para empezar produce menos radiación ultravioleta. [23] [135] El radio orbital donde el flujo ultravioleta coincide con el de la Tierra primitiva se encuentra en poco menos de 0,5 au. [23] Debido a que en realidad está un poco más cerca de la estrella que la zona habitable, esto ha llevado a algunos investigadores a concluir que no hay suficiente energía de la radiación ultravioleta que llega a la zona habitable para que la vida pueda comenzar alrededor del joven Epsilon Eridani. [135]

Ver también

Notas

  1. ↑ Desde Epsilon Eridani, el Sol aparecería en el lado diametralmente opuesto del cielo en las coordenadas RA= 15 h 32 m 55.84496 s , Dec=+09° 27′ 29.7312″, que se encuentra cerca de Alpha Serpentis . La magnitud absoluta del Sol es 4,83, [a] por lo que, a una distancia de 3,212 pársecs, el Sol tendría una magnitud aparente: , [b] suponiendo una extinción insignificante ( AV ) para una estrella cercana. Árbitro.:
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  2. ^ Esto se debe a que Bayer designó 21 estrellas en la parte norte de Eridanus precediendo a lo largo del 'río' de este a oeste, comenzando desde β ( Supra pedem Orionis in flumine, prima , es decir, por encima del pie de Orión en el río, la primera ) al vigésimo primero, σ ( Vigesima prima , es decir el vigésimo primero ). Epsilon Eridani fue el decimoséptimo en esta secuencia. Estas 21 estrellas son: β, λ, ψ, b, ω, μ, c, ν, ξ, ο (dos estrellas), d, A, γ, π, δ, ε, ζ, ρ, η, σ. [44]
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  4. ^ El período de rotación P β en la latitud β viene dado por:
    P β = P eq /(1 − k sen β )
    donde P eq es el período de rotación ecuatorial y k es el parámetro de rotación diferencial. Se estima que el valor de este parámetro está en el rango:
    0,03 ≤ k ≤ 0,10 [17]
  5. ^ El movimiento propio total μ se puede calcular a partir de:
    μ 2 = (μ α cos δ) 2 + μ δ 2
    donde μ α es el movimiento propio en ascensión recta, μ δ es el movimiento propio en declinación y δ es la declinación. [98] Esto produce:
    μ 2 = (−975,17 · cos(−9,458°)) 2 + 19,49 2 = 925658,1
    o μ es igual a 962,11.

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