¿Cuál es la mejor manera de revelar de qué está hecho un exoplaneta? ¡Espera a que sea destrozado gravitacionalmente y engullido por su estrella, por supuesto!
Los astrónomos que utilizan el Observatorio WM Keck en Mauna Kea, Hawai, han detectado un espantoso atisbo de canibalismo estelar: una estrella muerta parecida al Sol devorando los restos de su planeta destrozado, más de 3 mil millones de años después de que dicha estrella se convirtiera en una enana blanca.
Esta destrucción tardía es más que sorprendente; “desafía nuestra comprensión de la evolución del sistema planetario”, dice la astrofísica Érika Le Bourdais de la Universidad de Montreal en Canadá, primera autora del artículo.
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Este descubrimiento también ofrece una mirada escalofriante a lo que puede ocurrir en nuestro propio Sistema Solar, más de 5 mil millones de años en el futuro, después de que nuestro Sol expulse sus capas externas al espacio y se convierta en una ceniza cósmica enfriada, o enana blanca.
Lo más importante es que los investigadores detectaron la presencia de 13 elementos pesados dentro de la fotosfera de la enana blanca. Se trata del número más alto reportado hasta ahora para una enana blanca rica en hidrógeno, lo que revela los restos triturados de un antiguo planeta que tenía al menos 200 kilómetros (120 millas) de ancho y tenía un manto rocoso y un núcleo metálico, análogo a la Tierra.
La enana blanca en cuestión se llama LSPM J0207+3331 y se encuentra a 145 años luz de la Tierra, en la constelación del Triángulo.
Detectar tantos elementos pesados es inesperado en una enana blanca fría y rica en hidrógeno, como explica Le Bourdais: “Sus atmósferas son más opacas y los elementos pesados se hunden rápidamente hacia el centro de la estrella. Esperábamos ver sólo unos pocos elementos”.
Por el contrario, estos elementos son más fáciles de identificar en enanas blancas más cálidas y ricas en helio porque el helio es más transparente y los elementos tardan más en hundirse en la atmósfera, del orden de millones de años, en comparación con sólo unos pocos días para una enana más fría dominada por hidrógeno.
Sin embargo, abundan las enanas blancas ricas en hidrógeno y representan la inmensa mayoría de las estrellas muertas similares al Sol. También son algunas de las estrellas más antiguas de la Vía Láctea. Por tanto, este estudio presenta una nueva forma de analizar la evolución planetaria a largo plazo de cuerpos antiguos alrededor de estrellas (muertas) similares a la nuestra.
Porque, posiblemente de manera irónica, estas enanas blancas pueden revelar de manera única la composición de los exoplanetas destruyéndolos. Los detalles planetarios como la composición química y los núcleos rocosos son inaccesibles a las observaciones directas. Pero cuando un planeta es devorado por su enana blanca, sus elementos dejan huellas químicas reveladoras en la antes prístina atmósfera de hidrógeno de esa enana.
Como resultado, los investigadores han determinado que el planeta destruido tiene una fracción de masa central elevada, de aproximadamente el 55 por ciento. Esta medición muestra que el núcleo de un planeta constituye una parte significativa de su masa total. En perspectiva, la fracción de masa central anormalmente alta de Mercurio es de alrededor del 70 por ciento, mientras que la de la Tierra es de alrededor del 32 por ciento.
Este estudio también muestra la eterna variabilidad de los sistemas planetarios.
“Algo claramente perturbó este sistema mucho después de la muerte de la estrella”, dice John Debes, astrónomo del Instituto Científico del Telescopio Espacial de Baltimore y coautor del estudio.
La mecánica exacta sigue siendo un misterio. A medida que las estrellas envejecen, mueren y pierden masa, pueden desestabilizar las órbitas de los planetas y otros cuerpos que las rodean. Alternativamente, el planeta destrozado puede haber sido perturbado por la influencia orbital de los otros planetas del sistema. Esta inestabilidad retrasada “podría indicar procesos dinámicos a largo plazo que aún no comprendemos del todo”, añade Debes.
En el futuro, los científicos esperan encontrar pistas adicionales para identificar si la destrucción planetaria se produjo debido a la influencia de planetas del tamaño de Júpiter, que pueden empujar a los planetas más pequeños hacia el desastre. Sin embargo, estos potenciales Júpiter extraterrestres serían difíciles de detectar debido a sus bajas temperaturas y su distancia del enano.
Aún así, su presencia puede deducirse utilizando datos de archivo del ahora retirado telescopio espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea. Junto con las lecturas infrarrojas del Telescopio Espacial James Webb de la NASA, estos puntos de datos adicionales podrían identificar al culpable (o culpables) de esta escena del crimen cósmico que lleva 3 mil millones de años en desarrollo, y revelar los secretos de la evolución multiplanetaria en otros sistemas “muertos” en todo el universo.
Finalmente, analizar la composición de otros mundos destruidos por enanas blancas permitirá a los astrónomos probar “la formación y evolución de exoplanetas a escala galáctica” para descubrir los secretos de cómo se forman, crecen y mueren los mundos alienígenas (incluidos los planetas similares a la Tierra).
Esta investigación se publica en The Astrophysical Journal.