La misteriosa estrella KIC 8462852: ¿Qué oculta su luz?

• Título original: Planet Hunters X. KIC 8462852 – Where’s the flux?
• Autores: T. S. Boyajian et al.
• Institución del primer autor: Department of Astronomy, Yale University, New Haven, USA.
• Estado: Envíado a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS)

KIC 8462852 es una de las más de 150000 estrellas monitorizadas Kepler. El satélite de la NASA la ha observado decenas de veces al día durante unos cuatro años para estudiar cómo varía la intensidad de la luz con el tiempo, es decir, cómo varía su curva de luz. Pero KIC 8462852 no es una estrella más; su curva de luz no tiene parangón. En ocasiones la luz de la estrella se ve disminuida hasta en un 22% durante varios días, pero el modo en que esto ocurre no se corresponde con la clásica huella que dejan los planetas al transitar por delante de su estrella. Tan extraordinarias y complejas son las variaciones del brillo de KIC 8462852, que escaparon a los sofisticados algoritmos de procesamiento y clasificación de exoplanetas que utiliza la misión Kepler y fueron astrónomos aficionados colaborando con el proyecto “Cazadores de planetas” (Planet Hunters, en inglés) los primeros en notar cuán peculiar era esta estrella.

Figura 1: (Imagen combinada de las figuras 1b, 1c y 1f extraídas del artículo de Boyajian et al., 2015) Curva de luz de KIC 8462852 obtenida durante los cuatro años de la misión Kepler. Se muestran detalles de las disminuciones de flujo más importantes: del 15% alrededor el día 800 y del 22% tras el día 1500. La complejidad de la curva de luz, con variaciones del brillo no periódicas en un gran rango de amplitudes, es más que evidente.

Análisis de datos

La curva de luz (Figura 1) está modulada por pequeñas variaciones con un período de 0.88 días, que se puede asociar con la rotación estelar. Existen otras contribuciones en épocas particulares, con períodos de 0.90 y 0.96 días, que se pueden explicar con manchas solares por ejemplo. Pero también hay una modulación con un período aproximado de unos 20 días, que permanece sin explicación según los autores.

Los datos espectroscópicos confirman que se trata de una estrella 1.43 veces más masiva que nuestro sol y 4.67 veces más luminosa, sin líneas de emisión y sin características destacables, en la que no se ha detectado exceso de emisión en el infrarrojo medio. Esta emisión infrarroja delataría la existencia de un disco de detritos, un residuo de la formación estelar que potencialmente podría ocultar la luz de la estrella y explicar su curva de luz. No obstante, con las observaciones con las que se cuentan no se puede descartar la existencia de discos más fríos compuestos por granos relativamente grandes, pero imponen limitaciones a la cantidad de material, su tamaño y su distancia orbital (Figura 2, izquierda).

En una imagen de alta resolución (Figura 2, derecha) se ha encontrado una estrella más pequeña y fría, que dista de KIC 8462852 unas 885 veces la distancia entre la Tierra y el sol. La probabilidad de que ambas estrellas no estén ligadas gravitacionalmente es del 1%, aunque, debido a la separación, la presencia de esta compañera no puede explicar las variaciones en la curva de luz. El estudio de velocidad radial, con sólo dos puntos, no ha detectado ningún planeta orbitando KIC 8462852. Aún así, es posible que existan planetas poco masivos o  a distancias orbitales medias y altas que no se hayan podido detectar con las observaciones.

Figura 2: (izquierda, figura 8 de Boyajian et al., 2015 ) Distribución espectral de energía de KIC 8462852, en la que también se muestran posibles discos de detritos, cuya emisión en el infrarrojo no habría sido detectada por las observaciones hasta la fecha. (derecha, figura 7 de Boyajian et al., 2015) Imagen en banda H de alta resolución tomada con el telescopio Keck, en la que se muestra la presencia de una estrella compañera.

¿Qué causa esta peculiar curva de luz?

Y he aquí el problema: habiéndose confirmado que la curva de luz no se debe a ningún error instrumental y pudiéndose descartar que la estrella KIC 8462852 es intrínsecamente variable (ya que sus características no concuerdan con ningún tipo de estrellas variables conocidas), explicar el origen de las variaciones de brillo en la curva de luz se torna extraordinariamente difícil.

Aunque exista uno o varios planetas en el sistema, sus tránsitos por delante de la estrella no puede explicar la estructura de la curva de luz, ya que las variaciones de brillo no son simétricas como cabría esperar. De modo que necesitamos nubes o acumulaciones de granos de polvo de distintos tamaños, que serían los responsables de la falta de simetría en los perfiles de las disminuciones de brillo. La duración y profundidad de las disminuciones de flujo junto con la falta de periodicidad restringen la región que ocuparían los posibles cuerpos responsables de la curva de luz a la zona en la que viven los planetas gigantes en nuestro sistema solar. Y las características del polvo están acotadas por la huella que dejarían en la emisión infrarrojo.

Con estas restricciones, los autores plantean diversos escenarios para explicar las observaciones, involucrando tanto planetas, o cuerpos rocosos de un tamaño comparable a un planeta enano, como acumulaciones de granos de polvo. Estos granos de polvo podrían generarse por colisiones en un cinturón de asteroides, podrían ser el resultado de una colisión gigante entre dos protoplanetas como la que formó nuestra luna o podrían ser pequeños satélites con formas irregulares alrededor de un planeta. Estos escenarios, sin embargo, son difíciles de ajustar a la falta de emisión en el infrarrojo, y en algunos casos son muy improbables.

El más prometedor consiste en una familia de fragmentos procedentes de un cometa en una órbita muy excéntrica. Una de las claves de este escenario es que permite la existencia de órbitas que no son circulares. Así, los fragmentos que componen esta familia no se encuentran siempre a la misma distancia de la estrella, y por tanto se relajan un poco las restricciones para explicar la falta de emisión en el infrarrojo y la ausencia de periodicidad. Más aún, si el periastro, o mínima distancia a la estrella, es pequeño, se cuenta ya con un mecanismo que habría fragmentado el cometa en pedazos. Estos pedazos seguirían más o menos en la misma órbita, y podrían ir generando disminuciones de brillo de distinta intensidad y con perfiles diferentes. Quedaría por comprobar si tal escenario puede reproducir los detalles más finos de la curva de luz. Por ejemplo, algunos de los fragmentos debería exhibir una cola cometaria que lo preceda para explicar el lento decremento de brillo que se observa al principio de las disminuciones de brillo. Se necesitan más observaciones para comprobar si estos escenarios son plausibles; en el futuro se podría detectar débil emisión en el infrarrojo, gas expelido por los cometas o incluso cierta periodicidad en la curva de luz.