Estrellas muertas, planetas por morir

Título: A disintegrating minor planet transiting a white dwarf
Autores: Andrew Vanderburg, John Asher Johnson, Saul Rappaport et al.
Institución del primer autor: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, MA 02138 USA.
Status: Publicado en Nature
Astrobite original: Dead Star, Dying PlanetsGas, por David Wilson

En aproximadamente cinco mil millones de años, el hidrógeno en núcleo del Sol se acabará y nuestra estrella comenzará a morir. Luego de expandirse y convertirse gigante roja, el Sol desprenderá sus capas exteriores dejando un núcleo ultra denso de aproximadamente el tamaño de la Tierra. Las enanas blancas, como se les conoce a estas estrellas muertas, son núcleos de estrellas en enfriamiento y representan el destino de la mayoría de las estrellas de nuestro universo.

Impresión artística de un pequeño planeta orbitando la enana blanca WD 1145+017. La superficie del planeta es desprendida por el calor de la estrella muerta, formándose una cola de polvo y escombros. Crédito de la imagen Mark. A. Garlikc

Las enanas blancas son increíblemente densas, en su superficie la gravedad es más de un millón de veces superior al de la Tierra. Esto significa que cualquier elemento pesado en su atmósfera debería hundirse hacia el centro de la enana blanca, dejando una fina capa de helio e hidrógeno. Sin embargo, un cuarto y medio de las enanas blancas conocidas contienen atmósferas con elementos pesados, así como discos de gas y polvo orbitando la estrella. La explicación comúnmente aceptada entre astrónomos es que la enana blanca es contaminada por restos rocosos del sistema planetario que acompañaba a la estrella.

Lo que falta para completar la teoría es la detección directa de estos escombros antes de que lleguen a la enana blanca. Los autores del artículo de hoy afirman que finalmente detectaron estos restos planetarios usando el satélite, Kepler de la NASA.

Kepler es un telescopio espacial que constantemente observa miles de estrellas tratando de detectar un ligero cambio en la luminosidad de la estrella cuando un exoplaneta pasa frente a esta. Después de un fallo del satélite, Kepler perdió la habilidad de observar indefinidamente a una sola sección del cielo y ha estado navegando gracias al viento solar.

La leve presión de radiación le permite al satélite apuntar en la misma dirección por más o menos 80 días. A pesar de que esto signifique que no podemos detectar planetas con periodos de más de un año, el número y variedad de estrellas que observa ha incrementando drásticamente. Fue dentro de estos primeros 80 días de observación de una sección del cielo que los investigadores observaron una señal extraña proveniente de una estrella enana conocida como WD 1145+017.

La luz de la enana blanca disminuía periódicamente cada 4.5 horas, éste es el tipo de señal que se espera de un planeta que transita una estrella. Pero, en lugar de tener la señal lisa que un planeta causa al orbitar la estrella, este tránsito tenía una forma extraña e irregular; además era 5 veces más largo de lo esperado. Sin embargo, la señal era igual a la esperada de un pequeño planeta rodeado de una nube de escombros. Los investigadores también pudieron detectar cinco señales adicionales, éstas eran más débiles con un periodo de entre 4.5 y 5 horas.

Para confirmar esta hipótesis, los autores realizaron más observaciones desde telescopios terrestres. Nuevas observaciones confirmaron la existencia de las señales, pero no eran exactamente lo que la data de Kepler predecía. Sin embargo, los autores probaron que la disminución en la luz era causada por un disco de escombros puesto que la curva de luz observada no tenía otra mejor explicación; como por ejemplo, la actividad misma de la enana blanca. A través de observación directa del planeta y espectroscopía se descartó la presencia de planetas más grandes que pudieran crear la misma señal.

Figura 2 del artículo que muestra la curva de luz de WD 1145+017. Cuando el planeta pasa delante de la estrella este oculta parte de la estrella y causa una disminución observable en la curva de luz. La forma irregular de la curva de luz sugiere que el planeta esta desintegrándose, rodeado de una nube restos y escombros.

El espectro también reveló que la atmósfera de la enana blanca estaba contaminada con elementos masivos como el hierro, silicio y magnesio. En otras palabras, exactamente lo esperado si WD 1145+017 estuviera atrayendo los restos de un planeta desintegrándose. La física también lo sugiere: los autores demostraron que seis objetos con órbitas de alrededor 4.5 horas pueden orbitar la estrella de manera estable por algunos cientos de años; siempre y cuando los objetos no excedan la masa del asteroide Ceres. El calor de la enanas blancas es suficiente para desprender de la superficie del asteroide masa a una tasa de ocho mil toneladas por segundo.

Si bien todavía existen muchas preguntas por responder sobre este sistema, los autores concluyen que han observado asteroides y pequeños planetas rodeados de nubes de escombros orbitando WD 1145_017.

El artículo concluye diciendo que este escenario es totalmente consistente con lo que sabemos de los sistemas planetarios alrededor de una enana blanca. Kepler muy pronto observará más enanas blancas y esperamos que este sea sólo el comienzo de los descubrimientos y la información que proveerá acerca de la muerte de los planetas.