El hallazgo de un planeta orbitando una estrella muerta podría anticipar lo que le ocurrirá a nuestro sistema solar
Por Ashley Strickland, CNN
Nuevas observaciones podrían ofrecer pistas nuevas sobre cómo un exoplaneta gigante sobrevivió a la violenta muerte de su estrella anfitriona y llegó a orbitar de cerca sus remanentes estelares.
Los hallazgos podrían servir como un adelanto del destino que podría aguardar a los planetas más grandes de nuestro sistema solar — como los gigantes gaseosos Júpiter y Saturno — cuando el sol muera dentro de 5.000 millones de años.
Los astrónomos detectaron en 2020 un desconcertante planeta del tamaño de Júpiter que se desplazaba a toda velocidad alrededor de una estrella enana blanca muerta. Ubicado a 80 años luz de nuestro planeta, WD 1856 b es siete veces más grande que su estrella, del tamaño de la Tierra.
“Este es uno de los sistemas planetarios más extraños que conocemos”, dijo el Dr.
Christopher O’Connor, coautor de un estudio publicado el miércoles en la revista Nature que detalló las observaciones. O’Connor es investigador posdoctoral que estudia la astrofísica y dinámica estelar y planetaria en el Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica de la Universidad Northwestern.
WD 1856 b completa una órbita alrededor de la estrella muerta cada 34 horas y está a menos de 3 millones de kilómetros de su anfitriona.
Cuando una estrella masiva similar al sol agota el combustible de hidrógeno en su núcleo, se expande hasta superar 100 veces su tamaño antes de colapsar en una densa enana blanca. Dada la cercanía de WD 1856 b a su estrella — 50 veces más cerca de lo que la Tierra está de nuestro sol — los astrónomos no estaban seguros de cómo el planeta sobrevivió a la destrucción de su anfitriona.
Para reconstruir el improbable recorrido de supervivencia de WD 1856 b, O’Connor y sus colegas usaron el Telescopio Espacial James Webb para captar las últimas imágenes del planeta y medir su atmósfera, masa y temperatura. Casi todos los hallazgos del equipo fueron inesperados — y sugirieron que planetas enormes pueden sobrevivir a la desaparición de sus estrellas anfitrionas de maneras que antes se creían imposibles.
La órbita estrecha del planeta y los tamaños relativos desiguales de WD 1856 b y su estrella anfitriona motivaron a O’Connor y sus colegas a investigar más a fondo.
“Para un astrofísico teórico, encontrar un objeto extraño ubicado donde ‘no debería estar’ se siente un poco como una invitación del universo a ser creativo en busca de una explicación”, escribió O’Connor en un correo electrónico.
Pero hacer observaciones con el Webb fue un desafío. El equipo tuvo oportunidades limitadas para observar un tránsito, o la disminución de la luz estelar cuando un planeta pasa frente a su estrella. Las enanas blancas muertas son mucho más tenues que las estrellas con planetas que normalmente observa Webb, dijo la coautora del estudio Victoria Boehm, estudiante de posgrado del departamento de astronomía de la Universidad Cornell.
“Para hacerlo aún más difícil, el tránsito del planeta solo dura 8 minutos, así que es literalmente parpadeas y te lo pierdes”, dijo Boehm en un comunicado.
“Captar suficiente luz para ver el espectro de WD 1856 b, y al mismo tiempo hacerlo con la rapidez necesaria para no perder el tránsito, es algo que solo el Webb puede hacer”.
Pero el espectro, o los datos captados cuando la luz de la estrella atravesó la atmósfera del planeta, reveló información antes desconocida sobre WD 1856 b.
El equipo determinó que el planeta tiene entre cuatro y 11 veces la masa de Júpiter.
La luz infrarroja emitida por WD 1856 b sugirió que tiene una temperatura de unos 127 °C (133 °C más alta de lo que sería si solo estuviera siendo calentado por la estrella muerta).
“Eso fue realmente lo que nos puso en la pista de reconstruir la historia del planeta a partir de nuestros datos”, dijo O’Connor.
El equipo combinó las nuevas mediciones con modelos de cómo los planetas gigantes como Júpiter y Saturno se enfrían con el tiempo, lo que ocurre a un ritmo predecible relacionado con su masa.
Los resultados mostraron que el planeta originalmente orbitaba la estrella desde una distancia más segura y mucho mayor. Pero WD 1856 b se calentó mientras migraba hacia el interior después de que la estrella muriera.
Los investigadores tienen dos teorías contrapuestas sobre cómo WD 1856 b terminó en su órbita actual, tan estrecha.
El “modelo de engullimiento” sugiere que el planeta en realidad fue tragado por la estrella anfitriona cuando esta se hinchó antes de morir, pero logró sobrevivir, dijo O’Connor. El “modelo de interacción gravitacional”, en cambio, propone que WD 1856 b evitó los estertores de muerte de la estrella, pero la influencia gravitacional de otros objetos del sistema lo empujó más cerca de la enana blanca, añadió.
“En cualquiera de las dos situaciones, hay motivos para pensar que el planeta se calentaría por dentro como subproducto del violento proceso de migración”, dijo O’Connor. “En el primer escenario, esperaríamos que la migración y el calentamiento hubieran ocurrido simultáneamente con la muerte de la estrella anfitriona, o hace unos seis mil millones de años. En el segundo escenario, puede ocurrir miles de millones de años después, debido al caos de las interacciones gravitacionales”.
Los datos del equipo parecen indicar que el calentamiento del planeta ocurrió hace unos 1.000 millones de años, lo que podría descartar las posibilidades de engullimiento, al igual que el espectro del Webb, que detectó indicios de la composición química del planeta.
“Vimos las firmas reveladoras de pequeñas partículas de nubes e hidrocarburos, muy probablemente metano, lo que marca la primera vez que vemos una atmósfera en un planeta que transita una estrella muerta”, dijo Boehm. “Recientemente observamos cuatro tránsitos más de WD 1856 b con Webb para analizar más a fondo la química de su atmósfera y estamos ansiosos por ver los resultados”.
La abundancia de metano suma otra línea de evidencia de que el planeta no pasó por un engullimiento durante la fase de gigante roja, ya que eso habría diluido la abundancia del gas a medida que el planeta acumulaba hidrógeno de la estrella, dijo el autor principal, el Dr. Ryan MacDonald, profesor de planetas extrasolares en la Universidad de St. Andrews, en Escocia.
La Dra. Caroline Morley, profesora asociada en el departamento de astronomía de la Universidad de Texas en Austin, dijo que las discrepancias en los resultados de temperatura inferida entre el nuevo estudio, que sugiere que el planeta es bastante cálido, y una investigación previa que ella coescribió, que identificó al planeta como mucho más frío, le generan dudas. Morley no participó en el nuevo estudio.
“Hay razones para ser escépticos respecto del resultado de que el planeta fue ‘recalentado’ durante la evolución estelar”, escribió Morley en un correo electrónico. “Sí creo que la detección tentativa de metano parece plausible, y la detección de nubes y/o brumas es sólida. A esta temperatura, la mejor primera suposición sobre qué ‘aerosoles’ están presentes son nubes de agua, que se forman y se vuelven bastante espesas a estas temperaturas”.
Si bien la detección de metano atmosférico no fue sorprendente, la cantidad del gas fue mayor de lo que podría predecirse, dijo el Dr. Ian Crossfield, profesor asociado de física y astronomía en la Universidad de Kansas. Crossfield no participó en el nuevo estudio, pero formó parte del equipo que descubrió WD 1856 b en 2020.
“Las conclusiones sobre la migración del planeta a su órbita actual son sugerentes, aunque probablemente se necesiten más estudios antes de poder extraer conclusiones definitivas”, escribió Crossfield en un correo electrónico. “El artículo demuestra cómo las observaciones planetarias más reveladoras del JWST siguen siendo las de gigantes gaseosos —análogos de nuestro propio Júpiter o Saturno— incluso cuando la estrella que orbitan murió hace mucho tiempo”.
El sistema WD 1856 actúa como un adelanto de lo que podría ocurrir en nuestro propio sistema solar.
Al igual que la estrella anfitriona de WD 1856 b, nuestro sol se hinchará hasta convertirse en una gigante roja dentro de unos 5.000 millones de años, engullendo a los planetas más cercanos como Mercurio y Venus. La órbita de la Tierra la sitúa justo en el borde de esta futura “zona de peligro”, dijo O’Connor, por lo que el destino de nuestro planeta sigue sin estar claro.
Pero, en lugar de llegar a una conclusión rápida, los planetas gigantes de nuestro sistema solar podrían perdurar y seguir evolucionando durante miles de millones de años. Se espera que el sistema WD 1856 permanezca en su estado actual durante billones de años, señaló O’Connor.
“Nuestros resultados muestran que la muerte estelar no es el final: algunos planetas experimentan un futuro vibrante y lleno de vida después de la muerte de su estrella”, afirmó MacDonald.
A medida que el Sol se transforma en una enana blanca aproximadamente mil millones de años después de que termine la etapa de gigante roja, el resto de los planetas de nuestro sistema solar seguirá orbitando la estrella muerta.
“Esperamos que los sobrevivientes se alejen gradualmente del Sol hasta que alcancen aproximadamente el doble de sus distancias orbitales actuales”, escribió O’Connor. “Sin embargo, quizá deberíamos pensar en si sus órbitas podrían cambiar de manera más drástica, haciendo que uno de ellos migre tan cerca de la enana blanca solar como WD 1856 b lo está hoy”.
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