Algún día, nuestro sol se convertirá en un gigante rojo y quemará todo a su paso antes de colapsar en una estrella enana al rojo vivo. En los sistemas solares con estrellas como la nuestra, este apocalipsis tiende a borrar cualquier planeta interior. Pero lo que sobrevive tiene una oportunidad de disfrutar de un segundo acto, confirmaron recientemente los astrónomos.
Estrellas enanas blancas, núcleos quemados lo suficientemente ligeros como para evitar colapsar en estrellas de neutrones o agujeros negros, salpican la Vía Láctea. Al menos algunos deberían albergar exoplanetas, considerando sus vidas anteriores como estrellas normales similares al sol, pero nadie ha detectado un sistema solar enano blanco. Pero ahora, los investigadores creen que pueden haber encontrado uno a través de un cuidadoso trabajo de detective astronómico. Una desconcertante huella química a muchos cientos de años luz de distancia sugiere la presencia de una enana blanca que se alimenta de la atmósfera de un planeta cercano.
"Es una composición tan única que creo que tiene que estar relacionada con algún tipo de planeta", dice Boris Gänsicke, físico de la Universidad de Warwick en el Reino Unido y coautor de la investigación, que aparecido recientemente en Naturaleza, "Y debido a su material atmosférico, tiene que ser un planeta con una atmósfera muy grande y muy profunda".
Además de demostrar que al menos algunos planetas tienen un futuro gigante post-rojo, la primera detección de un sistema planetario enano blanco también muestra una nueva técnica para investigar las atmósferas de los exoplanetas.
En medio de miles de enanas blancas descubiertas por el Sloan Digital Sky Survey, esta estrella, que se encuentra entre 1500 y 2000 años luz de la Tierra en la dirección de la constelación de Cáncer, parecía extraña desde el principio. Como muchos otros, este telescopio puede medir la composición química de un objeto al estudiar los colores de la luz que emite. Un exceso de luz del hidrógeno sugirió que estaba absorbiendo el gas de una estrella compañera, pero Gänsicke también notó un indicio de luz que brillaba de los átomos de oxígeno, una rareza en las estrellas.
Para mirar más de cerca, él y su equipo ganaron cuatro horas de tiempo de observación en el Very Large Telescope (VLT) en Chile, uno de los telescopios más potentes del mundo. En la primera media hora, supo que estaban en algo grande. El buen ojo de VLT seleccionó claramente los fotones procedentes de átomos de oxígeno y azufre, algo que Gänsicke y sus colegas nunca habían visto antes. "Fue excepcional", dijo. También podían decir que la estrella no estaba desnuda, sino que estaba sentada en un disco giratorio de gas, que también contenía hidrógeno, oxígeno y azufre.
El grupo primero consideró a los sospechosos habituales. ¿Podrían los tres elementos fuera de lugar transmitirse desde una estrella cercana? Improbable. Un compañero tiraba de la enana blanca de un lado a otro, y parecía bastante estable. ¿Qué pasa con los asteroides locales o los restos de planetas pasados de tipo Tierra o Marte? Tales pequeños cuerpos rocosos son ricos en calcio, magnesio y hierro, dice Gänsicke, pero los astrónomos no vieron señales de tales minerales.
La extraña luz del enano hizo que el equipo se quedara perplejo, hasta que comenzaron a pensar en los ingredientes que forman parte de los grandes planetas. La gran oportunidad de Gänsicke se produjo mientras hojeaba un libro de texto sobre la química de nuestro sistema solar. Profundiza en gigantes helados como Urano y Neptuno, leyó, y encontrarás capas de hielo de agua (hidrógeno y oxígeno) y hielo de sulfuro de hidrógeno (hidrógeno y azufre). De repente, los elementos inusuales de la enana blanca tenían sentido: provenían del disco de gas, que estaba hirviendo en un análogo cercano de Neptuno.
Si bien el equipo no puede medir el tamaño, la ubicación o la masa del planeta directamente, el modelado sugiere que el gigante de hielo del tamaño de Neptuno a Júpiter se acurruca contra la enana blanca, corriendo alrededor de él una vez cada diez días. La estrella explota el planeta con violenta luz ultravioleta, que pulveriza las moléculas de hielo en su atmósfera y las expulsa al espacio. Allí, fluyen detrás del planeta como la cola de un cometa. La radiación ultravioleta empuja gran parte de la cola hacia el espacio, pero parte cae hacia el interior del disco de gas, y desde allí algunos átomos eventualmente entran en espiral sobre la enana blanca.
A medida que la estrella se enfríe, no irradiará el planeta con tanta fuerza y, finalmente, la corriente de átomos cesará. En general, el planeta perderá quizás un pequeño porcentaje de su masa total, estima el equipo.
El enigma final es cómo un planeta similar a Neptuno se abrió paso desde las profundidades heladas del sistema hacia el reino interior balsámico de los planetas rocosos, y cómo escapó de la destrucción durante el alboroto gigante rojo de la estrella. "Lo más plausible", dice Gänsicke, "es que hay al menos un planeta adicional en el sistema, tal vez más".
El grupo sospecha que gigantes aún más grandes acechan lejos. Algún tiempo después de que esta estrella se convirtiera en una enana blanca, un encuentro cercano entre el gigante de hielo y uno de estos otros planetas debió haberla enviado rebotando hacia la estrella.
A continuación, el grupo espera usar el sistema para descubrir exactamente cómo es realmente el planeta Neptuno. Examinar las atmósferas de los exoplanetas es un campo emergente en astronomía, pero debido a que los planetas están oscuros, la selección de átomos específicos permanece en gran parte fuera del alcance. Sin embargo, la enana blanca y su disco de gas brillan directamente con elementos robados, lo que hace que la composición de este Neptuno sea un poco más accesible.
El próximo año, el telescopio espacial Hubble girará su espejo hacia el sistema para observar a la enana blanca a la luz ultravioleta, lo que le dará al equipo una buena oportunidad de detectar carbono y nitrógeno. Además de la química cósmica, Gänsicke también alberga la esperanza de vislumbrar la dinámica del sistema en sí, como las huellas de la cola del planeta que se mueve en espiral hacia afuera y lejos de la estrella. "Eso es algo que intentaremos ver si podemos detectar en futuras observaciones", dice. "Que sería increíble."