Inicio Intelectualidad Se observa el tránsito de un planeta ante una estrella muerta

Se observa el tránsito de un planeta ante una estrella muerta

En las últimas décadas ha ido creciendo deprisa el número de los planetas descubiertos más allá de nuestro sistema solar. Según las estimaciones actuales, alrededor de un tercio de las estrellas semejantes al Sol albergan sistemas planetarios. Puesto que la Vía Láctea contiene unos diez mil millones de estrellas semejantes al Sol, lo probable es que haya miles de millones de planetas en la galaxia. Todas esas estrellas que albergan planetas morirán un día, y dejarán tras de sí unos residuos quemados a los que se llama enanas blancas. No está claro qué les sucede a los sistemas planetarios cuando se llega eso; se cree que en algunos casos los planetas sobreviven y siguen en órbita alrededor de la enana blanca. Andrew Vanderburg, de los Departamentos de Astronomía  de la Universidad de Wisconsin-Madison y de la Universidad de Texas en Austin, y sus colaboradores informan en Nature del descubrimiento de un planeta que pasa por delante de (transita ante) la enana blanca WD 1856+534 cada 1,4 días. En su trabajo no solo demuestran que los planetas pueden sobrevivir a la muerte de su estrella, sino que ofrecen una vislumbre del futuro lejano de nuestro sistema solar.

Las estrellas semejantes al Sol fusionan en sus núcleos hidrógeno, que se convierte en helio; se producen así copiosas cantidades de energía que usan para sostenerse a sí mismas y no sufrir un colapso gravitatorio. Las estrellas nacen con enormes reservas de hidrógeno, pero al final se agotarán. El Sol ha quemado alrededor de la mitad de su hidrógeno. Cuando se agote, dentro de cinco mil millones de años, el Sol y, por extensión, el resto del sistema solar, sufrirá un cambio fundamental.

Cuando solo quede un poco de hidrógeno, la fusión proseguirá en una capa alrededor del núcleo del Sol. Ello hará que la cubierta exterior del Sol se hinche hasta adquirir un tamaño enorme. En el momento de su máxima extensión, la superficie solar podría llegar hasta la órbita de la Tierra y se tragará Mercurio, Venus y es posible que la Tierra misma. El Sol empezará entonces a expulsar rápidamente su cubierta exterior hacia el espacio interestelar. Que decrezca la masa del Sol hará que los demás planetas se aparten del Sol, que se desplacen hacia fuera, para que se conserve el momento angular. Cuando se haya expulsado la cubierta entera, el núcleo solar quedará expuesto: una candente enana blanca, del tamaño de la Tierra, que se irá enfriando lentamente a lo largo de los eones.

En esta situación, está claro que es probable que los planetas más cercanos al Sol queden sumergidos y se destruyan. Sin embargo, Marte, el cinturón de asteroides y los planetas gaseosos gigantes seguramente sobrevivirán en órbitas alteradas alrededor del residuo solar. Más en general, podemos esperar que muchas enanas blancas alberguen sistemas planetarios. Y realmente ha habido cada vez más indicios de ello en la forma de asteroides que se han aventurado demasiado cerca de enanas blancas y las intensas fuerzas gravitatorias los han despedazado. Se precipitan los escombros de asteroides así sobre las superficies de muchas enanas blancas, lo cual se puede detectar. No obstante, hasta ahora no se había detectado directamente un planeta en órbita alrededor de una enana blanca.

Y ahí es donde aparecen Vanderburg y sus colaboradores. Se han valido de los datos recogidos por el Satélite de Sondeos de Exoplanetas en Tránsito (TESS), una misión de la NASA que ha captado el oscurecimiento periódico de la enana blanca WD 1856+534. La causa de ese oscurecimiento es el paso de un planeta entre la enana blanca y la Tierra. Como las enanas blancas son tan pequeñas, el tránsito planetario es muy «profundo»: bloquea el 56 por ciento de la luz de la enana blanca, cuando los planetas gaseosos gigantes suelen bloquear solo un 1 o 2 por ciento de la luz de una estrella normal. En el caso de WD 1856+534, el planeta en tránsito tiene un tamaño parecido al de Júpiter y por lo tanto un diámetro unas diez veces mayor que el de la enana blanca.

En principio debería ser fácil detectar un tránsito así de profundo; parecerá extraño quizá que sistemas de esa naturaleza hayan escapado a su descubrimiento tanto tiempo. Sin embargo, el pequeño tamaño de las enanas blancas significa también que los tránsitos son breves; en este caso, dura 8 minutos (en las estrellas normales, varias horas). Por lo tanto, para dar con esos planetas la vigilancia de la enana blanca tiene que ser rápida y constante, lo que solo ha resultado posible en los últimos diez años, gracias a misiones como TESS y Kepler (esta última de la Agencia Europea del Espacio).

La forma del tránsito de WD 1856+534 nos da una buena idea del radio del planeta que orbita a su alrededor, pero Vanderburg y sus colaboradores no han podido establecer cotas muy estrictas para la masa del planeta. Basándose en datos infrarrojos, le calculan un límite superior igual a 14 veces la masa de Júpiter. Esto confirma que el orbitador es realmente un planeta (en vez de una estrella fallida), pero desconocer la masa hace que sea imposible decir si el planeta sufrió alteraciones fundamentales al morir su estrella. Medir la masa y el radio de ese planeta permitiría compararlo con planetas parecidos en órbita alrededor de estrellas semejantes al Sol, lo que quizá revelaría los cambios experimentados por el planeta en el pasado. Por desgracia, parece muy poco probable que se determine la masa con precisión de aquí en bastante tiempo. La razón de ello es que WD 1856+534 es demasiado fría para producir rasgos de absorción en su espectro que se puedan analizar para determinar la velocidad radial de la enana blanca, medición que se usa de ordinario para calcular la masa de los planetas en órbita.

Una de las mayores dudas que emerge del trabajo de Vanderburg y sus colaboradores es la de cómo acabó el planeta tan cerca de la enana blanca. El planeta está a solo 4 radios solares de ella (unas 20 veces más cerca de la enana blanca que Mercurio del Sol). Si se presupone que en su expansión la estrella se tragó el sistema planetario interior, parecerá sumamente improbable que el planeta haya estado siempre así de cerca de la estrella.

Vanderburg y sus colaboradores apuntan dos posibles explicaciones. Según la primera, el planeta se libró de la destrucción al arrancar las capas exteriores de la expansiva estrella cuando esta se lo tragó. La segunda, que varios planetas distantes sobrevivieron a la muerte de la estrella, pero la alteración de sus órbitas hizo que interaccionasen entre sí, con el resultado de que el planeta observado fue arrojado hacia la enana blanca por otro planeta. Esta última explicación parece la más probable y ofrece la tentadora perspectiva de que en el futuro se detecten más planetas de ese sistema. Como WD 1856+534 solo está a 25 pársecs (82 años luz) de la Tierra, los efectos gravitatorios de cualquier otro planeta en la enana blanca podrían ser detectados por misiones como el observatorio espacial Gaia de la NASA. Este sistema, pues, podría inaugurar todo un nuevo campo de la investigación exoplanetaria.

Steven Parsons / Nature News

Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con permiso de Nature Research Group.

Referencia: «A giant planet candidate transiting a white dwarf», de Andrew Vanderburg et al., en Nature 585, 363–367 (2020).