Evidencia de un planeta gigante orbitando una estrella muerta ha sido hallada por primera vez. Hasta ahora no habían ejemplos de que un mundo haya podido sobrevivir a la transición de su anfitriona a enana blanca, dejando poca esperanza para el destino de nuestro propio planeta.

Crédito: ESO.

El descubrimiento se produjo gracias a observaciones con el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo del Sur (ESO), en Chile.

El planeta gigante orbita a la enana blanca caliente, el remanente de una estrella similar al Sol, a corta distancia, lo que hace que su atmósfera se elimine y forme un disco de gas alrededor de la estrella. Este sistema único sugiere cómo podría ser nuestro propio Sistema Solar en un futuro lejano, según publican los investigadores en la revista Nature.

«Fue uno de esos descubrimientos casuales», admite el investigador Boris Gänsicke, de la Universidad de Warwick en el Reino Unido, quien dirigió el estudio.

El equipo había inspeccionado alrededor de 7.000 enanas blancas observadas por el Sloan Digital Sky Survey y encontró que una era diferente a las demás. Al analizar variaciones sutiles en la luz de la estrella, encontraron rastros de elementos químicos en cantidades que los científicos nunca antes habían observado en una enana blanca.

«Sabíamos que tenía que haber algo excepcional en este sistema, y especulamos que podría estar relacionado con algún tipo de remanente planetario», explica.

Para tener una mejor idea de las propiedades de esta estrella inusual, llamada WDJ0914+1914, el equipo la analizó con el instrumento X-shooter en el VLT del ESO en el desierto chileno de Atacama.

El instrumento X-shooter requirió el trabajo de 68 años de ingenieros, técnicos y astrónomos para su diseño y construcción. Crédito: ESO.

Estas observaciones de seguimiento confirmaron la presencia de hidrógeno, oxígeno y azufre asociados con la enana blanca. Al estudiar los detalles finos en los espectros tomados por el X-shooter de ESO, el equipo descubrió que estos elementos estaban en un disco de gas que giraba hacia la enana blanca y no provenía de la estrella misma.

«Llevó algunas semanas de mucho pensarlo para darse cuenta de que la única forma de hacer un disco de este tipo es la evaporación de un planeta gigante», reconoce Matthias Schreiber de la Universidad de Valparaíso en Chile, quien calculó la evolución pasada y futura de este sistema.

Las cantidades detectadas de hidrógeno, oxígeno y azufre son similares a las que se encuentran en las capas atmosféricas profundas de planetas gigantes helados como Neptuno y Urano.

Si dicho planeta orbitara cerca de una enana blanca caliente, la radiación ultravioleta extrema de la estrella eliminaría sus capas externas y parte de este gas despojado se convertiría en un disco, y se acumularía en la enana blanca. Esto es lo que los científicos creen que están viendo alrededor de WDJ0914+1914: el primer planeta en evaporación que orbita una enana blanca.

Al combinar datos de observación con modelos teóricos, el equipo de astrónomos del Reino Unido, Chile y Alemania pudo dibujar una imagen más clara de este sistema único.

La enana blanca es pequeña y, a una temperatura de 28.000 grados Celsius (cinco veces la temperatura del Sol), extremadamente caliente. Por el contrario, el planeta es helado y grande, al menos dos veces más grande que la estrella.

Dado que orbita a la enana blanca caliente a corta distancia, abriéndose paso en solo 10 días, los fotones de alta energía de la estrella están eliminando gradualmente la atmósfera del planeta.

La mayor parte del gas se escapa, pero parte se introduce en un disco que gira hacia la estrella a una velocidad de 3000 toneladas por segundo. Es este disco el que hace visible el planeta Neptuno, que de otro modo estaría oculto.

«Esta es la primera vez que podemos medir las cantidades de gases como oxígeno y azufre en el disco, lo que proporciona pistas sobre la composición de las atmósferas de exoplanetas», explica Odette Toloza, de la Universidad de Warwick, quien desarrolló un modelo para el disco de gas. rodeando a la enana blanca.

«El descubrimiento también abre una nueva ventana al destino final de los sistemas planetarios», agrega Gänsicke.

Las estrellas como nuestro Sol queman hidrógeno en sus núcleos durante la mayor parte de sus vidas. Una vez que se quedan sin este combustible, se hinchan en gigantes rojas, se hacen cientos de veces más grandes y envuelven los planetas cercanos.

En el caso del Sistema Solar, esto incluirá Mercurio, Venus e incluso la Tierra, que serán consumidos por el Sol en su fase de gigante roja en unos 5.000 millones de años. Finalmente, las estrellas similares al Sol pierden sus capas externas, dejando solo un núcleo quemado, una enana blanca.

Dichos restos estelares aún pueden albergar planetas, y se cree que muchos de estos sistemas estelares existen en nuestra galaxia. Sin embargo, hasta ahora, los científicos nunca habían encontrado evidencia de un planeta gigante sobreviviente alrededor de una enana blanca.

La detección de un exoplaneta en órbita alrededor de WDJ0914+1914, ubicada a unos 1500 años luz de distancia en la constelación de Cáncer, puede ser la primera de muchas.

Según los investigadores, el exoplaneta ahora encontrado con la ayuda del X-shooter de ESO orbita a la enana blanca a una distancia de solo 10 millones de kilómetros, o 15 veces el radio solar, que habría estado en el interior de la gigante roja.

La posición inusual del planeta implica que en algún momento después de que la estrella anfitriona se convirtiera en una enana blanca, el planeta se acercó a ella. Los astrónomos creen que esta nueva órbita podría ser el resultado de interacciones gravitacionales con otros planetas del sistema, lo que significa que más de un planeta pudo haber sobrevivido a la violenta transición de su estrella anfitriona.

«Hasta hace poco, muy pocos astrónomos se han parado a reflexionar sobre el destino de los planetas que orbitan alrededor de las estrellas moribundas. Este descubrimiento de un planeta que orbita cerca de un núcleo estelar quemado demuestra con fuerza que el Universo desafía una y otra vez nuestras mentes para ir más allá de nuestras ideas establecidas», concluye Gänsicke.

Fuente: Phys.org. Edición: EP.