Astrónomos descubren una estrella enana blanca orbitando un planeta gigante


Descubren un exoplaneta gigante, similar a Neptuno, orbitando una estrella enana blanca del tamaño de la Tierra, llamada WD J091405.30 + 191412.25 (WD J0914 para abreviar), una vez cada 10 días, dejando una cola de gas similar a un cometa, compuesta de hidrógeno, oxígeno y azufre, según una nueva investigación dirigida por astrónomos de la Universidad de Warwick.

Las estrellas como nuestro Sol queman hidrógeno en sus núcleos durante la mayor parte de sus vidas. Una vez que se quedan sin su combustible, se hinchan en gigantes rojos, se hacen cientos de veces más grandes y envuelven todos los planetas cercanos.

En el caso de nuestro Sistema Solar, esta etapa final de nuestro Sol incluirá Mercurio, Venus y posiblemente la Tierra, que serán consumidos por el Sol en su etapa de gigante rojo, algo que ocurrirá en unos 5 mil millones de años.

Finalmente, las estrellas similares al Sol pierden sus capas externas, dejando solo un núcleo quemado; una enana blanca. Dichos restos estelares aún pueden albergar planetas, y se cree que muchos de estos sistemas estelares existen en galaxia, la Vía Láctea.

Sin embargo, hasta ahora, los astrónomos nunca habían encontrado evidencia de un planeta gigante sobreviviente alrededor de una enana blanca.

“Hasta hace poco, muy pocos astrónomos se detenían para reflexionar sobre el destino de los planetas que orbitan alrededor de estrellas moribundas. El descubrimiento de un planeta que orbita estrechamente alrededor de un núcleo estelar quemado demuestra con fuerza que el Universo desafía una y otra vez nuestras mentes para ir más allá de nuestras ideas establecidas", dijo el autor principal del estudio, el Dr. Boris Gänsicke, de la Universidad de Warwick.

La enana blanca WD J0914, que se encuentra a unos 1.500 años luz de distancia en la constelación de Cáncer, fue identificada en un sondeo de 10.000 enanas blancas observada por el Sloan Digital Sky Survey, un proyecto de investigación del espacio mediante imágenes en el espectro visible y de corrimiento al rojo, realizada en un telescopio específico de ángulo amplio y de 2,5 metros situado en el observatorio Apache Point de Nuevo México y comenzada en 2000.

El estudio
El Dr. Gänsicke y sus colegas de investigación analizaron variaciones sutiles en la luz emitida por la estrella para identificar los elementos presentes a su alrededor. Detectaron picos muy pequeños de hidrógeno en los datos, lo cual era inusual en sí mismo, pero también de oxígeno y azufre, algo que nunca habían visto antes.

"Sabíamos que tenía que haber algo excepcional en este sistema, y ​​especulamos que podría estar relacionado con algún tipo de remanente planetario", explicó el Dr. Gänsicke.

Para tener una mejor idea de las propiedades de WD J0914, los investigadores lo analizaron con el instrumento X-SHOOTER en el conjunto del Telescopio Muy Grande (Very Large Telescope, VLT) de la Organización Europea para la Investigación Astronómica en el Hemisferio Austral.

Las observaciones confirmaron la presencia de hidrógeno, oxígeno y azufre asociados con la enana blanca.

Al estudiar los finos detalles en los espectros tomados por el X-SHOOTER, el equipo descubrió que estos elementos estaban en un disco de gas girando en WD J0914, y no provenían de la estrella misma.

"Tomó algunas semanas de mucho pensarlo para darnos cuenta de que la única forma de crear un disco de este tipo es la evaporación de un planeta gigante", dijo uno de los coautor del estudio, el Dr. Matthias Schreiber, de la Universidad de Valparaíso.

Las cantidades detectadas de hidrógeno, oxígeno y azufre son similares a las que se encuentran en las capas atmosféricas profundas de planetas gigantes helados como Neptuno y Urano.

Revelaciones
Los científicos mostraron a través de un conjunto de cálculos que la enana blanca de 28,000 grados Celsius (cinco veces la temperatura del Sol) está evaporando lentamente este escondido planeta gigante helado, bombardeándolo con fotones de alta energía y tirando su masa en un disco de gas alrededor de la estrella a una velocidad de más de 3.000 toneladas por segundo.

"Esta es la primera vez que podemos medir las cantidades de gase, como oxígeno y azufre en el disco, lo que proporciona pistas sobre la composición de las atmósferas de los exoplanetas", dijo una de las coautora del estudio, la Dra. Odette Toloza, de la Universidad de Warwick.

Los astrónomos también descubrieron que el planeta gigante orbita WD J0914 a una distancia de solo 10 millones de km, o 15 veces el radio solar, revelando que el planeta gigante habría estado cerca del interior de la estrella en su etapa de gigante rojo.

La posición inusual del planeta implica que en algún momento después de que la estrella anfitriona se convirtiera en una enana blanca, el planeta se acercó a ella.

Los autores del estudio creen que esta nueva órbita podría ser el resultado de interacciones gravitacionales con otros planetas en el sistema, lo que significa que más de un planeta pudo haber sobrevivido a la violenta transición de su estrella anfitriona.

"El descubrimiento abre una nueva ventana al destino final de los sistemas planetarios", dijo el Dr. Gänsicke.

Crédito de la imagen: M. Kornmesser / ESO.

Referencia del documento científico:
B.T. Gänsicke et al. 2019. Acreción de un planeta gigante en una estrella enana blanca. Nature, volumen 576, páginas 61–64 (2019); doi: 10.1038 / s41586-019-1789-8

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