Cuando las estrellas se comen sus planetas, la carnicería se puede ver miles de millones de años después


La gran mayoría de las estrellas tienen planetas. Lo sabemos por las observaciones de los sistemas exoplanetarios. También sabemos que algunas estrellas no tienen planetas, y tal vez nunca los hayan tenido. Ésto plantea una pregunta interesante. Supongamos que vemos una estrella vieja que no tiene planetas. ¿Cómo sabemos si alguna vez lo hizo? Tal vez la estrella perdió sus planetas durante un acercamiento cercano de otra estrella, o tal vez los planetas se movieron en espiral hacia adentro y fueron consumidos como Chronos devorando a sus hijos. ¿Cómo podríamos saberlo? Un estudio reciente sobre arXiv responde la mitad de esa pregunta.

Vista artística de un gran planeta que pronto será devorado por su estrella. Crédito: NASA, ESA y G. Bacon (STScI). Crédito científico: NASA, ESA y C. Haswell (The Open University, Reino Unido)

Todo se reduce a un pequeño elemento extraño conocido como litio.

El litio es el tercer elemento de la tabla periódica. Aunque la mayoría de los átomos formados durante el Big Bang fueron hidrógeno y helio, se formaron trazas de litio a partir del Big Bang. Aproximadamente un átomo en diez mil millones, según el modelo actual. Pero resulta que hay menos litio en el universo de lo que cabría esperar. Esto se debe a que, mientras que otros elementos como el carbono, el oxígeno y el hierro se crean en el corazón de las grandes estrellas, el litio se destruye. Es un efecto conocido como quema de litio, y significa que las estrellas más viejas normalmente no tienen mucho litio presente en su atmósfera.

Los astrónomos usan este efecto para distinguir entre enanas marrones de gran masa y estrellas de baja masa. Si hay mucho litio presente en la atmósfera, entonces la fusión no está ocurriendo y es una enana marrón. No mucho litio y tienes una estrella. Pero algunas estrellas tienen litio atmosférico. Claramente son lo suficientemente grandes y calientes para someterse a fusión, y no han quemado el litio de su atmósfera. Entonces, ¿qué da?

Abundancias modeladas para una estrella que consume un planeta frente a una que no lo hace. Crédito: Savilla, J., et al.

La hipótesis común ha sido que estas estrellas inusuales deben experimentar una mezcla interna inusual que de alguna manera evita que el litio pase al interior de la estrella, donde puede consumirse. Este último estudio ofrece una alternativa. Quizás estas estrellas consumieron sus jóvenes planetas en su lugar.

Dado que los planetas no queman litio cuando una estrella se come un planeta, su litio se agrega a la mezcla de la estrella. El equipo simuló cómo se comportaría ese litio añadido en el interior de una estrella y cuánto tardaría en desvanecerse de las capas superiores de la estrella. Descubrieron que las estrellas enanas rojas más pequeñas son bastante efectivas para quemar el nuevo litio. Debido a que una estrella pequeña tiene grandes zonas de convección que mezclan muy bien su interior, en unos cientos de millones de años se agota el nuevo litio. Pero para las estrellas más grandes y más parecidas al Sol, el litio puede durar miles de millones de años. Mucho después de que se consume un planeta, su litio todavía está presente en la atmósfera estelar.

Entonces, si vemos una vieja estrella similar al Sol con litio en su atmósfera, es muy posible que alguna vez haya tenido planetas. El litio estelar parece ser una buena señal de una estrella saciada después de una comida planetaria.

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