Cuerpos planetarios, donde el agua y la vida podrían existir, son observados por primera vez en la zona habitable de una estrella muerta

Se ha observado un anillo de escombros planetarios salpicado de estructuras del tamaño de una luna orbitando cerca de una estrella enana blanca, lo que sugiere un planeta cercano en la «zona habitable» donde podría existir agua y vida, según un nuevo estudio dirigido por investigadores de la University College London (UCL).

Impresión artística de la enana blanca WD1054–226 orbitada por nubes de desechos planetarios y un planeta importante en la zona habitable. Crédito: Mark A. Garlick.

Las enanas blancas son brasas brillantes de estrellas que han quemado todo su combustible de hidrógeno. Casi todas las estrellas, incluido el Sol, eventualmente se convertirán en enanas blancas, pero se sabe muy poco sobre sus sistemas planetarios.

En el estudio, publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, un equipo internacional de investigadores midió la luz de una enana blanca en la Vía Láctea conocida como WD1054-226, utilizando datos de telescopios terrestres y espaciales.

Para su sorpresa, encontraron caídas pronunciadas en la luz correspondientes a 65 nubes de escombros planetarios espaciadas uniformemente que orbitan la estrella cada 25 horas. Los investigadores concluyeron que la regularidad precisa de las estructuras en tránsito, que oscurecen la luz de la estrella cada 23 minutos, sugiere que un planeta cercano las mantiene en una disposición tan precisa.

Misterio sin resolver

«Esta es la primera vez que los astrónomos detectan algún tipo de cuerpo planetario en la zona habitable de una enana blanca», dijo el autor principal, el profesor Jay Farihi. «Las estructuras del tamaño de la luna que hemos observado son irregulares y polvorientas (por ejemplo, parecidas a cometas) en lugar de cuerpos esféricos sólidos. Su absoluta regularidad, uno pasando frente a la estrella cada 23 minutos, es un misterio que actualmente no podemos explicar».

«Una posibilidad emocionante es que estos cuerpos se mantengan en un patrón orbital espaciado uniformemente debido a la influencia gravitatoria de un planeta cercano. Sin esta influencia, la fricción y las colisiones harían que las estructuras se dispersaran, perdiendo la regularidad precisa que se observa. Un precedente de este “pastoreo” es la forma en que la atracción gravitatoria de las lunas alrededor de Neptuno y Saturno ayuda a crear estructuras de anillos estables que orbitan estos planetas.

»La posibilidad de un planeta en la zona habitable es emocionante y también inesperada; no estábamos buscando esto. Sin embargo, es importante tener en cuenta que se necesita más evidencia para confirmar la presencia de un planeta. No podemos observar el mundo directamente, por lo que la confirmación puede provenir de la comparación de modelos informáticos con otras observaciones de la estrella y los desechos en órbita», explicó el profesor de la UCL.

Habitable por millones de años

Se espera que esta órbita alrededor de la enana blanca se despeje durante la fase de estrella gigante de su vida y, por lo tanto, cualquier planeta que pueda albergar agua —y, por lo tanto, vida— sería un desarrollo reciente. El área sería habitable durante al menos dos mil millones de años, incluidos al menos mil millones de años en el futuro.

Más del 95 % de todas las estrellas eventualmente se convertirán en enanas blancas. Las excepciones son las estrellas más grandes que explotan y se convierten en agujeros negros o estrellas de neutrones.

La cristalización de una enana blanca. En una primera fase, el núcleo compacto radia desde las capas semidegeneradas y prensadas de su superficie. La región interna, compuesta de carbono y oxígeno, se mantiene isoterma, transmitiendo su calor a la región superficial de hidrógeno y helio. En la segunda fase el núcleo empieza a cristalizar enriqueciéndose de oxígeno y desplazando el carbono hacia la región degenerada más externa, que, finalmente, también termina por cristalizar. Este proceso emite nueva radiación latente que detiene un poco el enfriamiento de la estrella. Finalmente la cristalización concluye y la estrella sigue enfriándose al ritmo normal hasta que esta deja de radiar, convirtiéndose en una enana negra.

«Dado que nuestro Sol se convertirá en una enana blanca en unos pocos miles de millones de años, nuestro estudio ofrece una visión del futuro de nuestro propio sistema solar», señaló Farihi.

Cuando las estrellas comienzan a quedarse sin hidrógeno, se expanden y se enfrían, convirtiéndose en gigantes rojas. El Sol entrará en esta fase en cuatro o cinco mil millones de años, tragándose a Mercurio, Venus y posiblemente a la Tierra. Una vez que el material exterior se ha desprendido suavemente y el hidrógeno se ha agotado, el núcleo caliente de la estrella permanece, enfriándose lentamente durante miles de millones de años —esta es la fase de enana blanca de la estrella—.

Estructuras en anillo

Los planetas que orbitan enanas blancas son difíciles de detectar para los astrónomos porque las estrellas son mucho más débiles que las estrellas de secuencia principal (como el Sol). Hasta ahora, los astrónomos solo han encontrado evidencia tentativa de un gigante gaseoso (como Júpiter) orbitando una enana blanca.

Para el nuevo estudio, los investigadores observaron WD1054–226, una enana blanca a 117 años luz de distancia, registrando cambios en su luz durante 18 noches usando la cámara de alta velocidad ULTRACAM instalada en el Telescopio de Nueva Tecnología (NTT) de 3,5 m de ESO en el Observatorio La Silla en Chile. Para interpretar mejor los cambios en la luz, los astrónomos también observaron los datos del Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA, que permitió confirmar que las estructuras planetarias tenían una órbita de 25 horas.

Observatorio La Silla, en Chile.

Descubrieron que la luz de WD1054–226 siempre estaba algo oscurecida por enormes nubes de material en órbita que pasaban frente a ella, lo que sugiere un anillo de desechos planetarios que orbitan la estrella.

La zona habitable, a veces llamada zona «ricitos de oro», es el área donde la temperatura teóricamente permitiría que exista agua líquida en la superficie de un planeta. En comparación con una estrella como el Sol, la zona habitable de una enana blanca será más pequeña y estará más cerca de la estrella, ya que las enanas blancas emiten menos luz y, por lo tanto, calor.

Las estructuras observadas en el estudio orbitan en un área que habría sido engullida por la estrella cuando era una gigante roja, por lo que es probable que se hayan formado o llegado relativamente recientemente, en lugar de sobrevivir desde el nacimiento de la estrella y su sistema planetario.

Fuente: STD. Edición: MP.