Imagen de la enana blanca WD 1856+534 en el centro, alrededor del cual orbita el exoplaneta WD 1856+534b. Crédito: Figura 5 del artículo original.
Artículo en el que se basa este astrobito: Thermal Emission and Confirmation of the Frigid White Dwarf Exoplanet WD 1856+534 b
Autoría: Mary Anne Limbach, Andrew Vanderburg, Ryan J. MacDonald, Kevin B. Stevenson, Sydney Jenkins, Simon Blouin, Emily Rauscher, Rachel Bowens-Rubin, Elena Gallo, James Mang, Caroline V. Morley, David K. Sing, Christopher O’Connor, Alexander Venner, and Siyi Xu
Institución del primer autor: Department of Astronomy, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109, USA
Estado de la publicación: publicado en “The Astrophysical Journal Letters”, vol. 984, L28.
La vida de las estrellas de tipo solar
Las estrellas de masas bajas o intermedias, similares al Sol, evolucionan hacia gigantes rojas tras haber consumido el hidrógeno de su núcleo, habiéndolo convertido en helio, y terminan su vida como enanas blancas: núcleos estelares supercalientes y densos que se enfrían lentamente durante miles de millones de años (Figura 1). En el período de gigante roja, la estrella se expande, pudiendo destruir o alterar los exoplanetas a su alrededor. Por este motivo, el estado final de exoplanetas (planetas fuera del Sistema Solar) que se encontraban en la órbita de una gigante roja es todavía una incógnita.
Figura 1: Imagen de la enana blanca Sirio B. Crédito: NASA, ESA, H. Bond (STScI) and M. Barstow (University of Leicester).
Varios modelos de evolución estelar y planetaria esperan que aquellos planetas que se orbitando la gigante roja a distancias superiores a unas 2 unidades astronómicas (una unidad astronómica corresponde a la distancia entre la Tierra y el Sol, unos 150 millones de kilómetros) resistan la transición de gigante roja a enana blanca. La creciente cantidad de exoplanetas detectados en las últimas décadas ha sido capaz de confirmar esta predicción, al haber revelado un pequeño número de exoplanetas con estas características en la llamada “zona segura”. Más sorprendentemente, estas observaciones también parecían indicar que potencialmente podrían existir algunos exoplanetas en la “zona prohibida”, donde parecía imposible que ningún planeta pudiese sobrevivir la transición de la estrella a enana blanca.
Cazando exoplanetas
El estudio que presentamos en este astrobito ha sido capaz de confirmar por primera vez la existencia de un exoplaneta en la “zona prohibida” de una enana blanca. Utilizando datos del satélite TESS dedicado principalmente a la búsqueda y detección de exoplanetas, un equipo de investigación en 2020 fue capaz de identificar este planeta, conocido como WD 1856+534b, orbitando cada 1.4 días a una distancia 30 veces menor que la distancia entre Mercurio y el Sol.
Sin embargo, no fue posible determinar inicialmente su naturaleza, y no estaba claro si se trataba de un exoplaneta o una enana marrón, es decir, un objeto subestelar similar a una estrella, pero que no tiene la suficiente masa como para mantener reacciones nucleares continuas en su núcleo. El equipo firmante del artículo que presentamos hoy fue capaz de confirmar que este cuerpo se trataba de un exoplaneta gracias a observaciones recientes con el telescopio espacial James Webb, utilizando modelos de emisión de enanas blancas, con los que fueron capaces de aislar la señal observada del exoplaneta (Figura 2).
Figura 2: Exceso de emisión infrarroja del exoplaneta WD 1856+534b en comparación con el exoplaneta WD 0310-688b (líneas negras). Las líneas azules representan las enanas blancas observadas por el programa MIRI Exoplanets Orbiting White dwarfs (MEOW), que no muestran ninguna emisión infrarroja. Crédito: Figura 1 del artículo original.
Supervivencia…o migración
El exoplaneta WD 1856+534b, junto con su enana blanca, están situados a unos 82 años luz de nuestro planeta. Gracias al modelado de su emisión térmica, el equipo responsable de este artículo pudo confirmar su naturaleza. Se trata de un exoplaneta de tipo Júpiter, con un tamaño de aproximadamente 5 veces la masa de este gigante gaseoso, y con una temperatura de 168 K, lo que lo convierte en el exoplaneta más frío observado directamente hasta la fecha (como se muestra en la Figura 3).
Figura 3: Temperatura (en grados Kelvin) y radio (en número de veces el radio de Júpiter) del exoplaneta WD 1856+534b con respecto a los planetas del Sistema Solar y otros exoplanetas detectados. Crédito: Figura 4 del artículo original.
El descubrimiento de este exoplaneta tan cercano a su estrella, siendo esta una enana blanca, es sin duda un gran avance en la comprensión y estudio de los planetas extrasolares. Pero, ¿cómo pudo WD 1856+534b sobrevivir a la fase de gigante roja de su estrella? El equipo investigador afirma que dadas sus características, este planeta no pudo haber sobrevivido a esta transición a una distancia tan pequeña de la estrella. Alternativamente, proponen que el planeta podría haber migrado desde una órbita más alejada. Sin embargo, el mecanismo de migración no está claro, y proponen que podría haber sido debido a una interacción con otro cuerpo, o que podría haber sido un efecto causado por un fenómeno de evolución inducido por haber compartido su atmósfera con la estrella durante un cierto período de tiempo. Aunque todavía no existe una respuesta clara a esta pregunta, el descubrimiento de este exoplaneta abre las puertas a estudiar nuevos planetas extrasolares en condiciones extremas, y futuras observaciones con el telescopio James Webb nos acercarán a un mayor entendimiento de estos sistemas y su evolución.
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