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Datos del artículo científico del que hablaremos en este astrobito
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Raro es el mes que no es noticia algún nuevo exoplaneta, ya sea por su cercanía, parecido con la Tierra, potencial habitabilidad o cualquier otra peculiaridad. Y es que, pese a que no han pasado ni 30 años desde que se descubrió el primero, a día de hoy conocemos más de 5000 variados ejemplos de exoplanetas.
La práctica totalidad de ellos se mueven de tal forma que siempre ven el ecuador de su estrella madre, en lo que se llama una órbita coplanar. Esto ocurre también en el Sistema Solar, con los ocho planetas moviéndose en el mismo plano. Sin embargo, el planeta enano Plutón describe una órbita ligeramente inclinada, lo que le permite “ver” en determinados momentos zonas más cercanas a los polos del Sol. ¿Podrían entonces existir planetas con órbitas aún más inclinadas? La respuesta parece ser afirmativa, pues un artículo científico acaba de anunciar el posible descubrimiento de un caso extremo: el primer exoplaneta en órbita polar.
Conociendo a AC Herculis
El protagonista del anuncio es el sistema AC Herculis, ubicado en la constelación de Hércules a unos 4500 años luz de la Tierra (unas 1000 veces más lejos que nuestra estrella más cercana). Descubierto hace poco más de cien años por Dorothy Applegate, se trata de un sistema binario de dos estrellas, siendo una de ellas de tipo “post-RAG” (post-AGB en inglés). En su origen, esta estrella habría sido parecida al Sol. Sin embargo, al agotar el hidrógeno que usa como combustible para mantenerse brillando, se habría expandido transformándose en una gigante roja. Y posteriormente habría expulsado una gran cantidad de materia durante la fase conocida como rama asintótica de las gigantes o RAG (AGB en inglés) para finalmente pasar a ser una estrella post-RAG.
Muchas estrellas post-RAG viven en sistemas binarios, y el material expulsado durante la fase RAG termina formando alrededor de ambas estrellas un gran disco conocido como circumbinario. Este disco suele estar considerablemente cerca de las estrellas llegando al “radio de sublimación” (más cerca, el polvo del disco se sublima por la radiación de la estrella, Figura 1). Sin embargo, hay unos pocos sistemas en los que su borde interno está mucho más lejos. Observacionalmente esto resulta en un gran hueco que da al disco una forma más parecida a un anillo, lo que se llama disco de transición (Figura 1). Y AC Herculis es uno de los mejores ejemplos de este tipo de discos en binarias con estrella post-RAG.
En concreto, su disco se extiende desde 30 hasta 1000 Unidades Astronómicas (1 UA es la distancia Tierra-Sol). Si para hacernos una idea lo ubicamos en el Sistema Solar, este disco empezaría más o menos en la órbita de Neptuno, extendiéndose hasta 25 veces más lejos que Plutón. Sin embargo, lo habitual en este tipo de sistemas sería que la parte interna llegase 3 veces más cerca (siguiendo con el símil, se esperaría que empezase en Saturno). ¿Qué puede estar causando semejante cavidad?
El hueco y el exoplaneta
Estudios anteriores ya habían planteado esta cuestión y descartado varios mecanismos posibles, concluyendo que lo más factible sería que se hubiese formado un exoplaneta. Este cuerpo atraparía el polvo en las zonas del disco más exteriores a él, produciendo una cavidad como la observada en AC Herculis.
Pero el equipo firmante del artículo científico al que nos referíamos al principio ha encontrado otra peculiaridad en el disco de este sistema. Basándose en resultados de estudios anteriores, usan relaciones matemáticas para calcular la inclinación del disco respecto al plano en el que orbitan las dos estrellas. Y encuentran un valor de 97º, ¡casi perpendicular a dicho plano!
No es la primera vez que se anuncia el descubrimiento de un disco en órbita polar, pero sí el primer caso en una binaria con estrella post-RAG. Y lo que es más interesante aún: si el disco está inclinado (Figura 2), el (supuesto) exoplaneta que vive allí seguirá una órbita igualmente inclinada, ¡así que sería el primero observado en órbita polar!
Más ideas sobre los discos de transición y/o polares
Es interesante destacar que se trataría de un exoplaneta de “segunda generación”, ya que durante las fases de gigante roja y RAG los exoplanetas originales del sistema habrían sido destruídos. Este sería por tanto un nuevo planeta formado mucho más tarde de lo habitual.
Más allá de la curiosidad que supondría confirmar un planeta con tan peculiar órbita, el estudio explora cómo es posible la existencia de un disco polar y las consecuencias que tiene para el sistema. Así, el equipo firmante sugiere que en realidad el disco podría haberse formado con otra inclinación, desviándose posteriormente por los efectos de marea de la binaria. Sin embargo, si la inclinación original hubiese sido baja, el disco habría terminado por ser coplanar. El equipo plantea entonces que existiría una inclinación original “crítica” que determinará si el disco acaba siendo polar o coplanar, y que dependería de la excentricidad de la órbita de la binaria (cuánto se desvía de una órbita circular). Para el caso particular de AC Herculis encuentran un límite de 65º, de manera que si el disco original hubiese estado menos inclinado habría acabado siendo coplanar.
Por otro lado, en el artículo se plantea también la posibilidad de que exista un disco interno que no ha sido detectado aún (como se muestra en la Figura 2). Este debería ser también polar, aunque estaría formado únicamente por gas ya que el exoplaneta habría atrapado todo el polvo en la zona externa. El gas podría ser atraído por las estrellas, y formar alrededor de cada una de ellas unos pequeños discos o incluso chorros (jets, en inglés). Sin embargo, esta última parte del estudio es más incierta. Lo que está claro es que se necesitan más observaciones y estudios para conocer más a fondo el curioso disco (y posible exoplaneta) de AC Herculis.
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