Es un ‘planeta’ moribundo pero sobrevivió a la destrucción de su estrella

Un equipo internacional de astrónomos ha descubierto los restos todavía unidos de un planeta que ha sobrevivido a la muerte de su estrella, reducida hoy a una enana blanca llamada SDSS J122859.93 + 104032.9 localizada a 410 años luz de distancia de la Tierra.

Este planetesimal se ha encontrado en el disco de escombros de una estrella enana blanca localizada a 410 años luz

Los autores, que publican su estudio en la revista Science, creen que este planetesimal formó parte de un planeta más grande en el pasado y se han sorprendido al comprobar que su órbita está más cerca de su estrella de lo que se creía posible: da un giro cada dos horas.

Su riqueza en metales pesados como el hierro y el níquel pudo ser lo que le ayudó a sobrevivir a la destrucción de su sistema planetario, según los investigadores, que lo han descubierto dentro de un disco de escombros que sirve de ‘alimento’ a la enana blanca.

Este disco está formado por cuerpos rocosos compuestos de hierro, magnesio, silicio y oxígeno, los cuatro bloques clave en la construcción de nuestro planeta y la mayoría de los cuerpos rocosos. En su interior se descubrió un anillo de gas que fluía de un cuerpo sólido, como si se tratase de la cola de un cometa. Este gas puede estar generado por el propio cuerpo o por la evaporación del polvo al chocar con pequeños residuos dentro del disco.

Los astrónomos estiman que este planetesimal debe de tener un tamaño de al menos un kilómetro, aunque podría alcanzar unos pocos cientos de kilómetros de diámetro, comparándose con algunos de los asteroides más grandes conocidos en el sistema solar.

Ilustración de un disco de escombros en torno a una enana blanca. / NASA/JPL-CALTECH

Por su parte, las enanas blancas son los cadáveres de estrellas como nuestro sol que han quemado todo su combustible y se han desprendido de sus capas exteriores, dejando atrás un denso núcleo que se enfría lentamente.

Este es el caso de la estrella anfitriona de este sistema, que se ha encogido tanto que el planetesimal orbita dentro del radio original de su sol. Los datos del estudio sugieren que el fragmento fue más grande y, probablemente, se trata de un planeta pulverizado cuando la estrella comenzó su proceso de enfriamiento.

Su riqueza en metales pesados como el hierro y el níquel pudo ser lo que le ayudó a sobrevivir a la destrucción de su sistema planetario

«La estrella habría tenido originalmente alrededor de dos masas solares, pero ahora la enana blanca representa sólo el 70% de la masa de nuestro Sol; es muy pequeña –aproximadamente del tamaño de la Tierra– y esto hace sea extremadamente densa, como todas las enanas blancas”, explica el autor principal, Christopher Manser, investigador de la Universidad de Warwick (Reinio Unido).

La gravedad de la enana blanca es de cerca de 100.000 veces la de la Tierra. Esto significa que un asteroide típico sería destruido por sus fuerzas gravitacionales si pasase demasiado cerca de ella.

El profesor Boris Gänsicke, también coautor del estudio e investigador de la universidad británica, comenta: «El planetesimal que hemos descubierto está en lo profundo del pozo gravitacional de la enana blanca, mucho más cerca de donde esperábamos encontrar algo. Esto solo es posible porque es muy denso o porque tiene una fuerza interna que lo mantiene unido. Por eso proponemos que está compuesto en gran medida de hierro y níquel”.

«Si fuera hierro puro podría sobrevivir donde se encuentra ahora –añade–, pero igualmente podría tratarse de un cuerpo rico en hierro con una gran fuerza interna para mantenerlo unido, lo que coincide con el hecho de que el planetesimal sea un fragmento muy denso del núcleo de un planeta. Si esto es correcto, el cuerpo original habría tenido cientos de kilómetros de diámetro”.

El futuro de nuestro sistema solar

El hallazgo de este planetesimal también proporciona pistas sobre qué planetas pueden residir en otros sistemas solares y abre una ventana para mirar al futuro del nuestro, cuando desaparezca dentro de unos 6.000 millones de años.

«A medida que las estrellas envejecen –aclara Manser– se convierten en gigantes rojas, que ‘limpian’ gran parte de la zona interna de su sistema planetario. En nuestro sistema solar, el Sol se expandirá hasta la órbita de la Tierra y arrasará con nuestro planeta, Mercurio y Venus. Marte y el resto de los planetas que están más alejados sobrevivirán y se desplazarán hacia afuera”.

Ofrece pistas de lo que podría ocurrir a nuestro sistema solar dentro de 6.000 millones de años

Las teorías actuales predicen que dentro de 5.000 o 6.000 millones de años nuestro sistema solar tendrá una enana blanca en lugar del Sol, orbitada por Marte, Júpiter, Saturno y los planetas exteriores, así como asteroides y cometas.

Es probable que ocurran interacciones gravitacionales en esta nueva configuración de nuestro sistema planetario, lo que significa que los planetas más grandes pueden empujar a los cuerpos más pequeños hacia una órbita que los acerque a la enana blanca, donde serían destruidos por su enorme gravedad. 

“Respecto a la Tierra, los modelos muestran que no tiene posibilidades de sobrevivir y que será engullida por el Sol mucho antes de que la estrella llegue a la fase de enana blanca”, apunta Eva Villaver, astrofísica de la Universidad Autónoma de Madrid que participa en el estudio.

«El caso de nuestro planeta es distinto al planetesimal observado, que es probable que sea el núcleo de un planeta como Jupiter que ha perdido todas sus capas externas”, explica Villaver, aunque apunta otra posibilidad: “También podría ser un asteroide que ha sobrevivido en orbitas lejanas y que luego ha sido lanzado hacia la proximidad de la estrella”.

Espectroscopía desde Canarias

Es la primera vez que se usa la espectroscopía (estudio del espectro de las radiaciones de los objetos) para encontrar un cuerpo sólido en órbita alrededor de enanas blancas. En concreto, se han utilizado las variaciones sutiles en la luz recibida de este sistema para identificar el material adicional que está siendo arrancado de la superficie del planetesimal.

También podría ser un asteroide que ha sobrevivido en orbitas lejanas y luego ha sido lanzado hacia su estrella

A partir de las observaciones realizadas con el espectrógrafo OSIRIS del Gran Telescopio Canarias (GTC), instalado en el Observatorio del Roque de los Muchachos de la isla de La Palma, el equipo estudió el disco de escombros que orbita a la enana blanca.

El coautor Pablo Rodríguez Gil, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y la Universidad de La Laguna (ULL), apunta que este planetesimal “es el segundo encontrado orbitando alrededor de una enana blanca muy cerca de ella”. El anterior se localizó con otra técnica, el llamado ‘método del tránsito’, porque los restos pasaban frente a la estrella y bloqueaban parte de su luz.

“Para encontrar esos tránsitos –precisa Gil–  tiene que darse una alineación casi perfecta entre el plano del disco de escombros y nuestra línea de visión. Como esto no ocurre con frecuencia, se ha de observar un gran número de enanas blancas para dar con la geometría adecuada”.

“Con el GTC y sus instrumentos vamos a seguir estudiando otros sistemas con discos de escombros muy similares al de SDSS J122859.93+104032.9 para encontrar más planetesimales orbitando enanas blancas y recoger valiosa información”, concluye la coautora Paula Izquierdo Sánchez, estudiante de doctorado del IAC/ULL.

Referencia bibliográfica:

C.J. Manser et al. “A planetesimal orbiting within the debris disc around a white dwarf star”. Science, 4 de abril de 2019.