Por primera vez, los astrónomos han detectado un exoplaneta cuya órbita se está desintegrando alrededor de una estrella anfitriona evolucionada o más antigua. El mundo afectado parece destinado a girar más y más cerca de su estrella madura hasta la colisión y la destrucción final.
El descubrimiento ofrece nuevos conocimientos sobre el largo proceso de decaimiento orbital planetario al proporcionar el primer vistazo a un sistema en esta última etapa de evolución.
La muerte por estrella es un destino que se cree que aguarda a muchos mundos y podría ser el último adios de la Tierra dentro de miles de millones de años a medida que nuestro Sol envejece.
«Anteriormente detectamos evidencia de exoplanetas que se inspiran en sus estrellas, pero nunca antes habíamos visto un planeta así alrededor de una estrella evolucionada», dice Shreyas Vissapragada, 51 Pegasi b Fellow en el Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian y autor principal de un nuevo estudio que describe los resultados. «La teoría predice que las estrellas evolucionadas son muy efectivas para extraer energía de las órbitas de sus planetas, y ahora podemos probar esas teorías con observaciones».
Los hallazgos fueron publicados el lunes en The Astrophysical Journal Letters.
El desafortunado exoplaneta se designa como Kepler-1658b. Como su nombre lo indica, los astrónomos descubrieron el exoplaneta con el telescopio espacial Kepler, una misión pionera de caza de planetas que se lanzó en 2009. Curiosamente, el mundo fue el primer candidato a exoplaneta observado por Kepler. Sin embargo, se tardó casi una década en confirmar la existencia del planeta, momento en el que el objeto entró oficialmente en el catálogo de Kepler como la entrada 1658.
Kepler-1658b es el llamado Júpiter caliente, el apodo que se le da a los exoplanetas a la par de la masa y el tamaño de Júpiter, pero en órbitas extremadamente cercanas alrededor de sus estrellas anfitrionas. Para Kepler-1658b, esa distancia es simplemente una octava parte del espacio entre nuestro Sol y su planeta en órbita más estrecha, Mercurio. Para los Júpiter calientes y otros planetas como Kepler-1658b que ya están muy cerca de sus estrellas, la descomposición orbital seguramente culminará en la destrucción.
Medir la descomposición orbital de los exoplanetas ha sido un desafío para los investigadores porque el proceso es muy lento y gradual. En el caso de Kepler-1658b, según el nuevo estudio, su período orbital está disminuyendo a un ritmo minúsculo de aproximadamente 131 milisegundos (milésimas de segundo) por año, con una órbita más corta que indica que el planeta se ha acercado a su estrella.
Detectar esta disminución requirió varios años de observación cuidadosa. El reloj comenzó con Kepler y luego fue recogido por el Telescopio Hale del Observatorio Palomar en el sur de California y finalmente el Telescopio de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito, o TESS, que se lanzó en 2018. Los tres instrumentos capturaron tránsitos, el término para cuando un exoplaneta cruza la cara. de su estrella y provoca una atenuación muy leve del brillo de la estrella. En los últimos 13 años, el intervalo entre los tránsitos de Kepler-1658b ha disminuido leve pero constantemente.
La causa fundamental del decaimiento orbital experimentado por Kepler-1658b son las mareas, el mismo fenómeno responsable del ascenso y descenso diarios de los océanos de la Tierra. Las mareas son generadas por interacciones gravitatorias entre dos cuerpos en órbita, como entre nuestro mundo y la Luna o Kepler-1658b y su estrella. La gravedad de los cuerpos distorsiona las formas de los demás y, a medida que los cuerpos responden a estos cambios, se libera energía. Dependiendo de las distancias, los tamaños y las tasas de rotación de los cuerpos involucrados, estas interacciones de marea pueden dar como resultado que los cuerpos se empujen entre sí, el caso de la Tierra y la Luna que gira lentamente hacia afuera, o hacia adentro, como con Kepler-1658b hacia su estrella.
Todavía hay mucho que los investigadores no entienden sobre estas dinámicas, particularmente en escenarios de estrellas y planetas. En consecuencia, el estudio adicional del sistema Kepler-1658 debería resultar instructivo.
La estrella ha evolucionado hasta el punto de su ciclo de vida estelar en el que ha comenzado a expandirse, tal como se espera que lo haga nuestro Sol, y ha entrado en lo que los astrónomos llaman una fase subgigante. La estructura interna de las estrellas evolucionadas debería conducir más fácilmente a la disipación de la energía de las mareas tomada de las órbitas de los planetas alojados en comparación con las estrellas no evolucionadas como nuestro Sol. Esto acelera el proceso de descomposición orbital, lo que facilita el estudio en escalas de tiempo humanas.
Los resultados ayudan aún más a explicar una rareza intrínseca sobre Kepler-1658b, que parece más brillante y más caliente de lo esperado. Las interacciones de las mareas que reducen la órbita del planeta también pueden estar generando energía adicional dentro del propio planeta, dice el equipo.
Vissapragada apunta a una situación similar con la luna Io de Júpiter, el cuerpo más volcánico del Sistema Solar. El tira y afloja gravitatorio de Júpiter en Io derrite las entrañas del planeta. Esta roca fundida luego entra en erupción en la famosa superficie infernal de la luna, similar a una pizza, de depósitos sulfurosos amarillos y lava roja fresca.
Apilar observaciones adicionales de Kepler-1658b debería arrojar más luz sobre las interacciones de los cuerpos celestes. Y, con TESS programado para seguir examinando miles de estrellas cercanas, Vissapragada y sus colegas esperan que el telescopio descubra muchos otros casos de exoplanetas que circulan por los desagües de sus estrellas anfitrionas.
«Ahora que tenemos evidencia de la inspiración de un planeta alrededor de una estrella evolucionada, realmente podemos comenzar a refinar nuestros modelos de física de mareas», dice Vissapragada. «El sistema Kepler-1658 puede servir como un laboratorio celestial de esta manera en los próximos años y, con un poco de suerte, pronto habrá muchos más de estos laboratorios».
Vissapragada, quien recientemente se unió al Centro de Astrofísica hace unos meses y ahora está siendo asesorada por Mercedes López-Morales, espera que la ciencia de los exoplanetas continúe avanzando dramáticamente.
«Shreyas ha sido una adición bienvenida a nuestro equipo que trabaja en la caracterización de la evolución de los exoplanetas y sus atmósferas», dice López-Morales, astrónomo del Centro de Astrofísica.
«No puedo esperar a ver lo que todos nosotros terminamos descubriendo juntos», agrega Vissapragada.
Con información de Astrophysical Journal Letters
