Astrónomos de la Universidad de Warwick han identificado la estrella más antigua de nuestra galaxia que acumula desechos de planetesimales en órbita, lo que la convierte en uno de los sistemas planetarios rocosos y helados más antiguos descubiertos en la Vía Láctea.
Impresión artística de escombros planetarios cayendo sobre las dos peculiares enanas blancas. Crédito: Universidad de Warwick/Dr. Mark Garlick.
Los hallazgos —que se publicaron esta semana en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society— concluyen que una débil enana blanca ubicada a 90 años luz de la Tierra, así como los restos de su sistema planetario en órbita, tienen más de diez mil millones de años.
El destino de la mayoría de las estrellas, incluidas aquellas como nuestro Sol, es convertirse en una enana blanca. Una enana blanca es una estrella que ha consumido todo su combustible y se ha desprendido de sus capas externas y ahora está pasando por un proceso de encogimiento y enfriamiento. Durante este proceso, los planetas en órbita se perturbarán y, en algunos casos, se destruirán, y sus restos se acumularán en la superficie de la enana blanca.
Para este estudio, el equipo de astrónomos modeló dos enanas blancas inusuales que fueron detectadas por el observatorio espacial GAIA de la Agencia Espacial Europea. Ambas estrellas están contaminadas por desechos planetarios, y se descubrió que una de ellas era inusualmente azul, mientras que la otra era la más débil y roja encontrada hasta la fecha en el vecindario galáctico local; el equipo sometió a ambas a un análisis más detallado.
Usando datos espectroscópicos y fotométricos de GAIA, el Dark Energy Survey y el instrumento X-Shooter en el Observatorio Europeo Austral para determinar cuánto tiempo ha estado enfriándose, los astrónomos descubrieron que la estrella «roja» WDJ2147-4035 tiene alrededor de 10.700 millones años, de los cuales 10.200 millones de años se han pasado enfriándose como una enana blanca.
La espectroscopia implica analizar la luz de la estrella en diferentes longitudes de onda, lo que puede detectar cuándo los elementos en la atmósfera de la estrella absorben luz en diferentes colores y ayuda a determinar qué elementos son y cuánto está presente.
Al analizar el espectro de WDJ2147-4035, el equipo encontró la presencia de los metales sodio, litio, potasio y carbono detectado tentativamente acrecentándose en la estrella, lo que la convierte en la enana blanca contaminada con metales más antigua descubierta hasta ahora.
La segunda estrella «azul» WDJ1922+0233 es solo un poco más joven que WDJ2147-4035 y fue contaminada por desechos planetarios de una composición similar a la corteza continental de la Tierra. El equipo científico concluyó que el color azul de WDJ1922+0233, a pesar de su temperatura superficial fría, es causado por su inusual atmósfera mixta de helio e hidrógeno.
Los restos encontrados en la atmósfera de alta gravedad y helio casi puro de la estrella roja WDJ2147-4035 son de un antiguo sistema planetario que sobrevivió a la evolución de la estrella a una enana blanca, lo que llevó a los astrónomos a concluir que este es el más antiguo sistema planetario alrededor de una enana blanca descubierta en la Vía Láctea.
«Estas estrellas contaminadas con metales muestran que la Tierra no es única, hay otros sistemas planetarios con cuerpos planetarios similares a la Tierra. El 97 % de todas las estrellas se convertirán en enanas blancas y son tan omnipresentes en todo el universo que es muy importante entenderlas, especialmente estas extremadamente geniales», dijo la autora principal Abbigail Elms, estudiante de doctorado en el Departamento de Física de la Universidad de Warwick.
«Formadas a partir de las estrellas más antiguas de nuestra galaxia, las enanas blancas frías brindan información sobre la formación y evolución de los sistemas planetarios alrededor de las estrellas más antiguas de la Vía Láctea», añadió. «Y ahora que estamos encontrando los remanentes estelares más antiguos que están contaminados por planetas que alguna vez fueron similares al nuestro, es sorprendente pensar que esto sucedió en la escala de diez mil millones de años, y que esos planetas murieron mucho antes de que se formara la Tierra».
Los astrónomos también pueden usar los espectros de la estrella para determinar qué tan rápido se hunden esos metales en el núcleo de la estrella, lo que les permite mirar hacia atrás en el tiempo y determinar qué tan abundantes eran cada uno de esos metales en el cuerpo planetario original.
Ventana al pasado
Pero así como podemos encontrar similitudes con nuestro sistema planetario, también hay obviamente diferencias más allá de la enorme escala de tiempo.
«La estrella roja WDJ2147-4035 es un misterio ya que los desechos planetarios acumulados son muy ricos en litio y potasio y no se parecen a nada conocido en nuestro propio sistema solar. Esta es una enana blanca muy interesante ya que su temperatura superficial ultra fría, los metales que la contaminan, su vejez y el hecho de que es magnética, la hacen extremadamente rara», explicó Abbigail.
«Cuando estas viejas estrellas se formaron hace más de 10 mil millones de años, el universo era menos rico en metales que ahora, ya que los metales se forman en estrellas evolucionadas y gigantescas explosiones estelares. Las dos enanas blancas observadas brindan una interesante ventana a la formación planetaria en un entorno pobre en metales y rico en gas que era diferente a las condiciones cuando el sistema solar estaba», concluyó el coautor Pier-Emmanuel Tremblay, del Departamento de Física de la Universidad de Warwick.
