Per una classificazione delle stelle vedi Il diagramma H-R.
Le stelle di tipo M sono le stelle più comuni dell’universo, note come nane rosse. La loro massa è inferiore al 40% della massa del nostro sole, Sol. La loro luminosità è molto debole e di colore rosso. Queste stelle hanno una vita molto lunga perché bruciano il loro idrogeno lentamente. Un pianeta simile alla Terra sarebbe in un’orbita a torcia. Una zona abitabile esiste intorno alla grande maggioranza delle nane rosse.
La stella
Le nane rosse possono essere divise in due gruppi principali: stelle flare e stelle più stabili, “amiche”. Un buon esempio di stella flare è UV Ceti, mentre una stella più amichevole è la Stella di Barnard. Intorno a una stella flare come UV Ceti (vedi immagine a destra), i flare possono raggiungere dimensioni enormi, aumentando la produzione di energia stellare di molte volte in pochi secondi. Le macchie solari possono formarsi in qualsiasi momento e diminuire la luminosità di alcune volte. Questo sarà un incubo per i coloni che cercano di creare una nuova Terra qui. D’altra parte, la Stella di Barnard è molto più amichevole, ma non sicura. Continua a emettere brillamenti, terrorizzando i suoi pianeti, ma tali eventi sono molto più rari.
La luce di una nana rossa è diversa da quella generata da Sol. La luce ultravioletta è quasi assente, quindi uno strato di ozono potrebbe non essere necessario. I raggi X sono generati principalmente nei brillamenti. La maggior parte della luce arriva nell’infrarosso. La luce visibile è più nello spettro del rosso. La luce visibile potrebbe essere fino a 1 000 000 volte meno potente del Sol. Per la Stella di Barnard, è 0,000441 , tuttavia la luce infrarossa è circa 10 volte più intensa.
I venti solari sono molto piccoli, ad eccezione dei periodi di brillamento.
A causa della bassa massa, pochissime stelle nane rosse diventano giganti rosse, poiché la massa minima richiesta per diventarlo è un terzo della massa di Sol.
Pianeta ospite
I pianeti intorno alle nane rosse non sono facili da terraformare. Uno dei motivi principali è la luce. Per esempio, la stella di Barnard ha una luce rossa fioca. Alla distanza di soli 0,021 AU, questa piccola stella brilla nella luce visibile come il Sole visto dalla Terra. Tuttavia, poiché la maggior parte della luce è nell’infrarosso, ci si aspetta di trovare le stesse temperature intorno a 0,047 AU (dando un periodo orbitale di soli 7 giorni). Una situazione simile può essere trovata per altre nane rosse.
Si prevede di trovare una zona abitabile ad un’orbita 10 volte più vicina di Mercurio! Ma cosa significherebbe? Quando i coloni cercheranno di coltivare, la luce delle stelle non fornirà tutte le lunghezze d’onda di cui le piante simili alla Terra avranno bisogno. La luce rossa è circa il 10% della luce di Sol all’orbita della Terra, mentre la luce blu è solo all’1%. Usando i gas serra, i coloni saranno in grado di terraformare anche pianeti più lontani, ma c’è un limite. Se la luce (rossa o blu) è inferiore allo 0,1% della luce equivalente sulla Terra, le piante moriranno. Questo significa che senza una fonte di luce aggiuntiva, le piante sopravviveranno solo con il 10% della luce nella classica zona abitabile. Le piante geneticamente modificate potrebbero usare solo la luce rossa, ma ancora quando questa luce è troppo debole (0,2% della luce equivalente sulla Terra, assumendo che la metà sarà usata come luce blu), moriranno anche loro. Sulla base di questi, possiamo concludere che il limite esterno per la terraformazione di un pianeta intorno alla Stella di Barnard è:
- Circa 0,06 AU senza gas serra (10% luce rossa, 1% luce blu, relativi alla Terra)
- 0,15 AU con gas serra, per piante simili alla Terra (1% luce rossa, 0,1% luce blu)
- 0,33 AU con gas serra, per piante geneticamente modificate (0,2% luce rossa). Un pianeta su un’orbita ellittica sperimenterà forti forze, simili alla luna Io di Giove. Tuttavia, tra le lune di Saturno, Encelado è geologicamente attivo, mentre il più vicino Mimas non lo è. Quindi, potrebbero esserci pianeti con più o meno attività vulcanica. È quasi certo che il pianeta sarà bloccato tidalmente, mostrando la stessa faccia alla stella. A distanze maggiori (oltre 0,2 AU) è possibile che i pianeti non siano bloccati da un punto di vista tidale. Questi pianeti ruoterebbero lentamente, come Venere o Mercurio.
Le caratteristiche ambientali dipendono dai dettagli del pianeta. Un modello televisivo propone un pianeta con il lato oscuro coperto da ghiacciai eterni, un gigantesco uragano senza fine al centro del lato giorno e un grande anello temperato che lo circonda separando il lato giorno dal lato notte. Un altro modello propone un lato oscuro coperto di acqua e un lato giorno con la vita. La teoria del pianeta oculare potrebbe funzionare molto bene in questo caso.
Un altro scenario è che il pianeta avrà fondamentalmente tutti i tipi di clima che si trovano sulla Terra, ma senza stagioni. Avrà al centro una foresta equatoriale, avrà deserti e savane (senza una stagione umida e una secca, solo con diverse quantità di pioggia). Le foreste temperate potrebbero sembrare un’eterna primavera, dove i fiori arrossiscono di tanto in tanto e si possono vedere sia fiori che frutti sulla stessa pianta. Più vicino alla zona crepuscolare, potresti trovare boschi siberiani e tundra articolata, ma tutti con lo stesso aspetto. Niente inverno, niente estate. Inoltre, poiché le piante seguono la luce, si potrebbero vedere alberi che crescono inclinati, cercando di ‘raggiungere’ il sole fisso, proprio come le piante in una stanza sono contorte verso la finestra.
Una cosa è certa. Un pianeta bloccato tidalmente avrà un clima molto prevedibile, senza stagioni o giorni. I venti seguiranno percorsi costanti lungo un circuito globale continuo che collega entrambe le parti. Venti forti e costanti forniranno ai coloni abbastanza energia per tutti i loro bisogni.
Più lontano dalla stella è il punto in cui un pianeta non può più resistere alle potenti forze di gravità e si rompe. Tuttavia, questa distanza non è così lontana. Nel sistema solare, Mercurio può essere terraformato. Intorno a una nana rossa, un pianeta di tipo Mercurio si adatterebbe molto vicino alla più piccola distanza di sicurezza. Quindi, qualsiasi pianeta trovato su un’orbita vicina a una nana rossa può teoricamente essere terraformato.
Un altro problema è che poiché un pianeta terrestre deve essere così vicino, non avrà orbite sicure per le lune.
Siccome i pianeti saranno bloccati tidalmente, la loro dinamo lavorerà lentamente. Questo non è un problema, dato che le nane rosse hanno venti solari meno potenti (eccetto i brillamenti, che sono molto potenti a questa distanza di torcia).
La più grande sfida per i coloni sarà più che probabilmente i potenti brillamenti. A seconda della quantità di brillamenti, è improbabile che alcune nane rosse (come UV Ceti) possano ospitare pianeti abitabili. I pianeti che orbitano vicino alle stelle di brillamento non avrebbero quasi certamente un’atmosfera, poiché i potenti brillamenti li avrebbero spazzati via molto tempo fa. Anche un forte campo magnetico non è sufficiente a fermare queste esplosioni. La loro potenza è simile ai brillamenti solari, ma poiché i pianeti con acqua liquida sono così vicini (20 volte più vicini della Terra), l’effetto è enorme. Alcune stelle hanno brillamenti così violenti che la loro luce può aumentare di 100 volte. Altre, come Proxima Centauri, generano un brillamento ogni due ore. Una stella più massiccia non avrà così tanti brillamenti come una stella più piccola. Le stelle di tipo spettrale M0, M1, M2 e M3 sono molto più sicure. Le stelle con tipi spettrali più deboli di M4 (M5, M6, M7 e inferiori) saranno più instabili. Le stelle che ruotano più velocemente avranno anche più brillamenti. Poiché le stelle più vecchie ruotano più lentamente, si può dire che le stelle più vecchie sono più sicure. Infatti la stella di Barnard è più vecchia della nostra galassia (e una delle nane rosse più sicure). L’Internet Stellar Database elenca le nane rosse sicure con una lettera n in più, mentre le stelle a bagliore hanno una e in più attaccata alla loro classe spettrale.
Nane rosse vicine – lista completa disponibile qui
- Proxima Centauri (stella flare) – 4,24 LY
- Stella di Barnard (sicura) – 5.98 LY
- Wolf 359 (flare star) – 7.78 LY
- Lalande 21185 (safe) – 8.29 LY
- UV Ceti & BL Ceti (flare stars) – 8.73 LY
- Ross 154 (safe) – 9.68 LY
- Ross 248 (flare star) – 10.32 LY
Since red dwarfs are the longest lived among all main sequence stars, they might be the last refuge for civilizations that will exist closer to the end of the universe.