¿Puede una exoluna huérfana ayudar a resolver el misterio de la estrella de Tabby?

• Título del artículo original: “Orphaned Exomoons: Tidal Detachment and Evaporation Following an Exoplanet-Star Collision“
• Autores: Miguel Martinez, Nicholas C. Stone y Brian D. Metzger
• Institución del primer autor: Departamento de Física y Laboratorio de Astrofísica de Columbia, Universidad de Columbia, Nueva York, EE. UU.
• Estado de la publicación: Publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, acceso abierto en arXiv.
• Astrobite original: Can an Orphaned Exomoon Help Solve the Mystery of Tabby’s Star? por Jamie Wilson

La estrella de Tabby, más conocida formalmente como KIC 8462852 o Boyajian’s Star, saltó a la fama por primera vez en el 2015, causando un gran revuelo entre los astrónomos y el público debido a sus extrañas fluctuaciones en de luminosidad. El problema era que nunca antes habíamos visto a una estrella comportarse así. Se sugirieron varias explicaciones, pero la que más llamó la atención del público fue la posibilidad de que estructuras artificiales gigantes, como los enjambres de Dyson, construidos por una civilización avanzada para aprovechar la energía de la estrella, pudieran ser la causa.

Hoy en día (y quizás decepcionantemente), la mayoría de los científicos están bastante seguros de que existe una explicación natural para la actividad extraña. Pero si los pequeños hombres verdes no son responsables, ¿qué exactamente está causando este comportamiento inusual? Desde entonces, se han considerado varias hipótesis que van desde la desintegración de cometas y planetesimales hasta la actividad magnética de la propia estrella, pero hasta ahora ninguna ha logrado explicar completamente todos los aspectos de las observaciones.

Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Columbia cree que podría tener una explicación más consistente: una exoluna, arrancada de su planeta anfitrión, desintegrándose lentamente en órbita alrededor de la estrella (Figura 1).

Donde nos habíamos quedado…
El extraño comportamiento de la estrella de Tabby (originalmente llamada así por la astrónoma Tabetha Boyajian) fue descubierta por primera vez por científicos ciudadanos que examinaban los datos de Kepler como parte del proyecto Planet Hunters. A primera vista parecía ser una estrella normal, pero la curiosidad de los científicos ciudadanos se despertó cuando notaron que el objeto de repente se había atenuado significativamente, dos años después de la misión Kepler, antes de volver a su brillo anterior. Un par de años después, la estrella se atenuó nuevamente, pero esta vez de una manera completamente diferente. El telescopio espacial Kepler fue diseñado para buscar exoplanetas en tránsito detectando tales caídas en sus curvas de luz, pero un exoplaneta generalmente causa una caída de brillo relativamente pequeña que se repite periódicamente, comportamiento que no parecía ajustarse a al de la estrella de Tabby. Desde entonces, la luminosidad de la estrella de Tabby ha seguido disminuyendo sin un patrón discernible, con profundidades en la caída de brillo que varían desde un pequeño porcentaje hasta más del 20%.

Además de estos descensos aleatorios en luminosidad, estudios posteriores han demostrado que el brillo general dela estrella de Tabby también parece reducirse gradualmente con el tiempo. También hay evidencia de que la fuerza de las caídas temporales dependen de la longitud de onda, descartando un objeto grande y opaco (como una megaestructura alienígena) que bloquearía la luz de manera uniforme en todas las longitudes de onda, y sugiere fuertemente que el polvo podría ser el responsable. Pero si el culpable es el polvo, ¿de dónde proviene?

Eso no es una luna … ¿o sí?
Los investigadores realizaron simulaciones numéricas de colisiones entre el planeta y la estrella para determinar el destino de una exoluna después de que la órbita de su planeta anfitrión se haya perturbado, posiblemente debido a interacciones con otra estrella cercana, enviando al planeta y a la luna en una trayectoria de colisión hacías propia estrella. Sus simulaciones mostraron que la mayoría de las veces la luna sería destruida junto con su planeta anfitrión o sería expulsada del sistema por completo; pero en un número significativo de casos, alrededor del 10 por ciento del tiempo, la exoluna realmente sobrevive al encuentro y termina en su propia órbita altamente excéntrica alrededor de la estrella. En esta nueva posición, mucho más cerca de la estrella y dentro de la línea de congelamiento, la radiación de la estrella comenzaría a eliminar las capas exteriores ricas en volátiles de la exoluna, creando nubes de gas y polvo compuestas por un rango de tamaños de partículas, similar a lo que sucede durante el paso de un cometa a través del interior del sistema solar (Figura 2).

Las partículas pequeñas formarían una nube de escombros alrededor de la exoluna y contribuirían a las atenuaciones temporales, pero serían rápidamente arrastradas por la presión de radiación de la estrella. Las partículas más grandes sobrevivirían, heredando las propiedades orbitales de la exoluna, para formar una estructura de disco irregular alrededor de la estrella. El material acumulado con el tiempo en el disco podría explicar la atenuación a largo plazo. Esta es la primera vez que una teoría ha sido capaz de explicar tanto la naturaleza aleatoria de las caídas temporales como la tendencia a más largo plazo.

Aunque todavía no tenemos mucha evidencia sobre la existencia de las exolunas, asumimos que probablemente sean abundantes dado que las lunas son comunes en todo nuestro sistema solar. Si la hipótesis del equipo es correcta, observar otras estrellas que muestran fluctuaciones similares podría ofrecer una forma de confirmar la existencia de las exolunas, aunque los autores señalan que todavía existe la posibilidad de que otros fenómenos puedan ser responsables.

Esto nos deja con algunas preguntas interesantes: ¿hay otras estrellas que exhiben el mismo comportamiento extraño que la estrella de Tabby? ¿Son el mismo tipo de estrella o se encuentran en el mismo entorno? Del medio millón de estrellas observadas por Kepler, esta es la única estrella “normal” que hasta ahora se muestra que exhibe este comportamiento. Encontrar a otras así podría ayudar a verificar la explicación del equipo.