Un planeta orbitando una estrella apagada ofrece pistas sobre el destino del sistema solar

Un mundo del tamaño de Júpiter evitó por poco su destrucción a medida que su estrella se hinchaba en sus momentos finales, igual que se espera que le ocurra al Sol dentro de 5000 millones de años.

Publicado 14 oct 2021 15:07 CEST, Actualizado 22 oct 2021 13:31 CEST
Debris

Hace poco se ha descubierto un planeta gaseoso gigante orbitando una estrella enana blanca, aportando pistas sobre lo que podría ocurrir en nuestro sistema solar después de que el sol se expanda hasta ser una gigante roja y destruya la mayoría de los planetas interiores.

Fotografía de Illustration by Adam Makarenko, W. M. Keck Observatory

Es posible que el planeta con más suerte de la Vía Láctea viva a 6 500 años luz de nosotros, hacía el centro de nuestra galaxia: un mundo grande y gaseoso que escapó por poco de ser destruido mientras su estrella local se moría.

Los astrónomos descubrieron el sistema, descrito en la revista científica Nature, cuando el planeta y su estrella distorsionaron la luz de las estrellas. El lejano y afortunado planeta del tamaño de Júpiter está circulando un pequeño cuerpo estelar, una apagada enana blanca del tamaño de la Tierra que en su día se pareció al Sol. A medida que envejecía esa estrella, se fue expandiendo hasta convertirse en una gigante roja antes de derrumbarse hasta ser una densa enana blanca, un proceso que fácilmente podría destruir loa planetas orbitantes. 

En el estudio, participó el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC). "Dado que el 97% de las estrellas de nuestra Galaxia se convertirán en enanas blancas, este descubrimiento y los que le sigan nos permitirán vislumbrar el futuro de los exoplanetas", indica Camilla Danielski, investigadora del IAA-CSIC que ha participado en el hallazgo, en una nota de prensa facilitada por el centro español.

"Habría sido muy fácil perder este planeta",  dice Juliette Becker, de la Universidad Caltech (Estados Unidos), que no participó en el descubrimiento; "sobre todo porque apenas evitó la destrucción".

Si el planeta hubiera estado un poco más cerca de la estrella, podría haber sufrido varios destinos espeluznantes, desde la incineración hasta la trituración, uno de los cuales terminará pasándole a la Tierra cuando nuestro moribundo sol se hinche hasta ser una estrella gigante roja. Los científicos sospechan este sistema planetario alienígena podría ser similar a la apariencia que podría tener nuestro vecindario solar una vez el sol se consuma hasta ser una brasa.

"Este sistema es muy similar a lo que creemos que será el final de nuestro sistema solar", dice el autor del estudio David Bennett del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.

El sistema también ayuda a los científicos a comprender la frecuencia con la que los planetas podrían sobrevivir las violentas muertes de sus estrellas cercanas. Si resulta que es común encontrar planetas intactos en torno a enanas blancas, entonces hay "más planetas ahí fuera de los que pensábamos", dice el astrónomo Scott Gaudi de la Universidad de Ohio State (Estados Unidos).

"Eso significa que, hasta ahora, hemos subestimado nuestro recuento de planetas en la galaxia", añade; "en el campo de los exoplanetas, se dice a modo de broma que cada vez que levantas una roca, encuentras un nuevo planeta". 

Una explosión gloriosa de despedida

A medida que las estrellas envejecen, se les acaba el hidrógeno para alimentar sus estómagos nucleares, desencadenando una serie de eventos que pueden ser muy peligrosos para los planetas que la orbitan. Dentro de unos 5000 millones de años, esto pasará con el Sol y, cuando ocurra, en la Tierra tendremos problemas.

Lentamente, el Sol hambriento de hidrógeno se empezará a hinchar hasta convertirse en una estrella gigante roja. A medida que se infle, primero engullirá Mercurio y después Venus. La Tierra, si escapa a la incineración, casi con total seguridad se verá despedazada por la gravedad de la estrella. Marte, es posible que esté lo suficientemente lejos para sobrevivir. En el Sistema Solar exterior, los cuatro planetas gigantes se verán empujados, lo más probable que a órbitas más lejanas, aunque en algunos casos especiales, podrían verse disparados fuera del sistema solar por completo o incluso arrastrados al interior del sol.

"Hay un montón de cosas extrañas que pueden ocurrir en un sistema solar mientras su estrella evoluciona", dice Becker; "el proceso es bastante violento, especialmente para los planeta en la parte interna del sistema".

Unos 1 000 millones de años después de hincharse haste ser un gigante rojo, el Sol terminará por colapsarse hasta formar un cuerpo solar denso: una enana blanca de aproximadamente la mitad de su masa original y convertida en una esfera de un tamaño parecido al de la Tierra. Ese proceso también puede crear el caos en los planetas cercanos. Cualquier mundo que quede en pie se encontrará en un vecindario muy distinto al que conocía. Incluso si los cuatro planetas gigantes sobreviven, hay muchas posibilidades de todos ellos perezcan tras miles de millones de años de encuentros con estrellas pasajeras.

Sobrevivir al infierno

Aunque los astrónomos sospechan que los planetas podrían sobrevivir la caótica muerte de sus estrellas anfitrionas, no han encontrado muchos ejemplos de mundos que hayan superado esa tormenta cósmica. En nuevo sistema descrito, que se vio por primera vez en 2010 por los científicos con la colaboración japonesa neozelandesa Microlensing Observations in Astrophysics (Observación de Microlentes Gravitatorias en Astrofísica), cuando el planeta superviviente y su enana blanca se pusieron justo delante de una estrella más alejada.

Ese alineamiento permitió que la gravedad de la pareja se ampliara y distorsionara la luz de la estrella más alejada, produciendo los que los astrónomos llaman un evento de microlente gravitatoria. Hasta la fecha la microlente gravitatoria ha permitido conocer cerca de 90 mundos, incluidos algunos planetas errantes, o mundos rebeldes que se han escapado de la atracción de sus estrellas originales y merodean solitarios por la galaxia.

El modo concreto en el que el planeta gigante y la enana blanca doblaron la luz estelar del fondo desveló varias características cruciales del sistema, incluyendo su movimiento en el cielo, la presencia de una estrella y un planeta y la larga órbita del planeta. La observación también ayudó a los astrónomos a calcular las masas de los dos objetos. Los llamaron MOA-2010-BLG-477Lb, y el sistema llamó la atención de los astrónomos, pero tuvieron que esperar varios años para poder verlo mejor.

"Es difícil distinguir una estrella cercana de una del fondo cuando el evento de [microlente gravitatoria] ocurre porque tienen que estar justo uno encima del otro", explica Bennett; "por lo que tuvimos que esperar a que se separaran".

En 2015, Bennett y sus compañeros usaron el potente Observatorio Keck-II, situado en lo alto del Mauna Kea de Hawái para intentar cazar la estrella. Sabía cómo de lejos tendría que haber viajado el sistema esos cinco años, por lo que apuntaron el Keck a su objetivo, echaron un ojo a la oscuridad y no descubrieron nada que se pareciera a la estrella que estaban buscando, solo otra estrella, moviéndose en dirección opuesta.

El equipo repitió las observaciones en 2016 y, de nuevo, en 2018. En ambas ocasiones volvieron con las manos vacías. Pero sabían que el sistema tenia que estar ahí, según la luz estelar distorsionada. La incapacidad de verlo le decía a Bennett y sus compañeros que lo que estuvieran buscando debía estar tan apagado que ni siquiera el Keck podía verlo.

"Sabíamos que tenía una estrella oscura que tenía una masa un poco menor que la del Sol y las enanas blancas era la elección más obvia", dice Bennett.

Tras hacer unos cálculos más, el equipo concluyó que el sistema incluía un mundo de una masa similar a la de Júpiter y una estrella enana blanca de, aproximadamente, la mitad de tamaño que el Sol. La órbita del planeta lo sitúa a una distancia 2,8 veces mayor que la órbita de la Tierra con respecto al Sol, situándolo aproximadamente donde está nuestro cinturón de asteroides.

"Este planeta está donde esperamos que se formen los planetas gigantes", dice Gaudi; "y demuestra que estos análogos jovianos pueden sobrevivir la evolución de una estrella como el Sol".

De alguna manera, ese enorme planeta creció y vivió en el sitio exacto para evitar las letales consecuencias de la transformación de su estrella, una distancia que depende no solo de la estrella moribunda, sino también de las características del planeta y los movimientos de cualquier satélite que pudiera tener.

Buscando más planetas orbitando enanas blancas

Los astrónomos ya habían descubierto evidencias de otros planetas orbitando enanas blancas, pero ninguno de esos hallazgos se parece a este nuevo. En 2019, un equipo internacional de astrónomos vio un anillo de restos gaseosos en torno a una enana blanca y dedujeron que un resto pequeño y denso de un planeta podría haberse quedado entre los restos, un mundo destruido que podría reflejar el inevitable destino de la Tierra. Se han identificado varios otros anillos de restos, que se cree que son los restos triturados de desafortunados planetas y asteroides. 

El año pasado, otro equipo usó la herramienta TESS de la NASA para cazar exoplanetas para identificar un candidato a planeta - un mundo gigante - que orbitaba una enana blanca en apenas 34 horas. Ese planeta está tan cerca de su estrella anfitriona que "sin lugar a dudas, tendría que haber sido engullido durante la fase de gigante roja", dice Becker; "lo que significa que tendría que haber migrado a esa posición después de que la estrellara pasara a ser una enana blanca".

Y, en las últimas dos décadas, los científicos han visto restos de elementos químicos en las superficies de enanas blancas, las migajas de mundos rocosos masticados.

Todos estos avistamientos, sumados al nuevo sistema descubierto, sugiere que algunos planetas pueden sobrevivir la transformación evolutiva de sus estrellas anfitrionas, al menos durante un tiempo. Pero el proceso que determina si un planeta sobrevive o desaparece todavía es confuso.

El telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA, que se prevé se lance a mediados de esta década, debería desvelar bastantes planetas orbitando enanas blancas. Y, a medida que los astrónomos localizan más planetas orbitando estos cuerpos estelares, aprenderán más sobre como la muerte de una estrella altera la arquitectura de un sistema planetario, permitiéndonos imaginarnos con más precisión el futuro de nuestro propio sistema solar.

El nuevo sistema descubierto podría hasta tener más planetas circulando alrededor de esa enana blanca, dice Bennett. Aunque nuestro mundo no sobreviva la dramática muerte del Sol (al menos en un estado reconocible) puede que otros mundos sí y que el Sistema Solar pueda seguir viviendo aunque transformado.

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.

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