En 2015, los astrónomos encontraron algo extraño. Era una estrella enana blanca, a 570 años luz de la Tierra, con un patrón de atenuación peculiar. Se atenuó varias veces a diferentes profundidades, cada profundidad repitiéndose en un marco de tiempo de 4.5 a 5 horas; y su atmósfera estaba contaminada con elementos que generalmente se encuentran en exoplanetas rocosos.
No pasó mucho tiempo antes de que lo descubrieran. La gravedad de la estrella muerta estaba en proceso de triturando y devorando cuerpos en órbita a su alrededor, un proceso violento conocido cortésmente como interrupción de las mareas.
La estrella se llama WD 1145 + 017, y ahora se está utilizando como prueba de concepto para un nuevo campo de estudio de planetas, reconstrucción forense de cuerpos planetarios para comprender cómo eran y cómo murieron.
Los astrónomos de los EE. UU. Y el Reino Unido llaman a este campo necroplanetología.
Su análisis de WD 1145 + 017 ha sido aceptado en El diario astrofísico, y está disponible en arXiv. Y podrían, según los investigadores, aplicarse a futuros descubrimientos similares al sistema de enanas blancas para reconstruir cómo mueren los planetas que orbitan diferentes tipos de estrellas muertas.
Aunque las enanas blancas expulsan una gran cantidad de material cuando mueren en una serie de explosiones termonucleares violentas, los planetas pueden de alguna manera sobrevivir al proceso. No solo hemos encontrado planetas en órbita alrededor de estrellas enanas blancas, hemos encontrado elementos en las atmósferas de las estrellas enanas blancas que son generalmente se encuentra dentro de exoplanetas rocosos
La gravedad superficial de las enanas blancas es tan intensa que estos elementos más pesados se hundirían con bastante rapidez, lo que indica que la estrella debe tener acrecentado el material recientemente, de un cuerpo que sobrevivió a la agonía de la estrella.
Para tratar de determinar cómo WD 1145 + 017 se comportó como lo hicieron, los astrónomos de la Universidad de Colorado, Boulder, la Universidad Wesleyan y la Universidad de Warwick en el Reino Unido realizaron una serie de simulaciones para imponer restricciones en el cuerpo perturbado por la marea.
Ajustaron los componentes estructurales de un cuerpo en órbita, como el tamaño del núcleo y el manto; la composición del manto, rocosa o helada; y la presencia de una costra. Esto dio como resultado 36 cuerpos simulados diferentes.
Luego, colocan cada uno de estos 36 cuerpos en órbita alrededor de una estrella como WD 1145 + 017, alrededor del 60 por ciento de la masa del Sol y el 2 por ciento de su tamaño (las enanas blancas son bastante densas).
Esta órbita fue de 4,5 horas, según el material que orbita WD 1145 + 017, y cada simulación se ejecutó durante 100 órbitas. Y finalmente, las curvas de luz resultantes para la interrupción de las mareas de cada cuerpo se compararon con la curva de luz de la vida real de WD 1145 + 017.
Estas simulaciones mostraron que los cuerpos con mayor probabilidad de producir lo que observamos en WD 1145 + 017 tienen un núcleo pequeño y un manto de baja densidad, "parecido a un asteroide con una estructura parcialmente diferenciada y un manto rico en volátiles como Vesta" los investigadores escribieron en su artículo.
Los cuerpos tienen una masa relativamente baja y tienen una densidad aparente lo suficientemente alta como para mantener la estructura durante un tiempo, pero lo suficientemente baja como para que se rompan sus mantos. Estos atributos son consistentes con la falta de pequeñas partículas encontradas en otras observaciones de la estrella, ya que estas se sublimarían rápidamente.
Y, de hecho, ofrecen algunas pistas sobre otras estrellas misteriosas también, como el famoso KIC 8462852, también conocido como la estrella de Tabby, cuya atenuación inconsistente es una fuente de gran confusión entre los astrónomos.
KIC 8462852, desde que se descubrió por primera vez su extraño comportamiento, ha resultado no ser la única estrella que exhibe una atenuación tan extraña. Una encuesta el año pasado aparecieron otros 21 oscureciendo estrellas que podrían tener una dinámica similar.
Y también se han descubierto otras enanas blancas que arrastran cuerpos en órbita. ZTF J0139 + 5245 y WD J0914 + 1914 ambos fueron descubiertos destruyendo mareas planetas el año pasado.
Estas estrellas también podrían simularse utilizando los nuevos métodos del equipo.
"Estos son los primeros miembros de una clase más grande de sistemas planetarios moribundos que deben estudiarse combinando observaciones espectroscópicas y fotométricas con simulaciones de interrupción, ya sea marea como en WD 1145 + 017 o rotacional como Veras y col. (2020) propone para el cuerpo en tránsito ZTF J0139 + 5245, " los investigadores escribieron en su artículo.
"Este enfoque múltiple usaría la muerte de estos sistemas planetarios en acción para estudiar las propiedades fundamentales de los cuerpos exoplanetarios que de otro modo serían inaccesibles: un estudio en necroplanetología".
La investigación ha sido aceptada en El diario astrofísicoy está disponible en arXiv.