Vivimos en una era de descubrimiento de exoplanetas. Una cosa que hemos aprendido es a no sorprendernos por los tipos de exoplanetas que seguimos descubriendo. Hemos descubierto planetas donde podría llover vidrio o incluso hierro, planetas que son restos de núcleos rocosos de gigantes gaseosos despojados de sus atmósferas y planetas rebeldes a la deriva sin ataduras a ninguna estrella.
Ahora, los astrónomos han descubierto evidencia de un exoplaneta en un disco circumbinario alrededor de una estrella binaria. Lo destacable de este descubrimiento es que el disco tiene una configuración polar. Eso significa que el exoplaneta se mueve alrededor de su estrella binaria en una órbita circumpolar, y esta es la primera que los científicos han encontrado.
AC Herculis (AC Her) es una estrella binaria a unos 4.200 años luz de distancia. La estrella principal está bien estudiada, mientras que su compañera es invisible. Tiene un disco circumbinario polar, lo cual es inusual pero no inaudito. En un nuevo artículo, un equipo de investigadores presenta evidencia del exoplaneta circumbinario polar.
El artículo se titula “AC Her: Evidencia del primer planeta circumbinario polar”. Se publica en el servidor de preimpresión arXiv. La autora principal es Rebecca Martin del Centro de Astrofísica de Nevada de la Universidad de Nevada, Las Vegas.
“Examinamos la geometría de la estrella binaria AC Her post-asintótica de rama gigante (AGB) y su disco circumbinario. Mostramos que las observaciones describen una órbita binaria perpendicular al disco”, escriben los autores. El disco está cerca de una alineación polar estable, explican los autores, y tiene un radio interior grande. “La explicación más probable para el radio interior tan grande del polvo es la existencia de un planeta dentro del disco circumbinario”.
El disco circumbinario tiene la brecha reveladora que señala la presencia de un planeta.
Hay cierta incertidumbre en torno a la conclusión, y parte de ella se debe al tamaño del disco y a la cavidad en la que residen las estrellas en el centro. En un disco circumpolar, hay diferentes fuerzas con diferentes intensidades trabajando que dan forma a la cavidad estelar. “El tamaño de la cavidad de un disco de gas circumbinario depende de la separación binaria, la excentricidad binaria y la inclinación del disco con respecto a la órbita binaria”, explican los investigadores.
En una disposición circumpolar, la cavidad en el medio del sistema donde residen las estrellas debería ser pequeña. “El tamaño de la cavidad binaria es, por tanto, un diagnóstico importante de la inclinación del disco con respecto a la órbita binaria”, escriben. Un disco en orientación polar podría extenderse hasta 1,6 AU antes de que comience la cavidad estelar. Se trata de una gran cavidad de polvo y su tamaño respalda la existencia de un exoplaneta.
“La configuración polar del disco en AC Her no ayuda a explicar la gran cavidad de polvo, ya que un disco alineado polarmente tiene un tamaño de cavidad más pequeño que un disco coplanar”, explican Martin y sus colegas. “La mejor explicación sigue siendo la presencia de un planeta en el disco. Por lo tanto, ésta es la primera evidencia de un planeta circumbinario polar”.
La formación de planetas en un disco es la misma ya sea que el disco sea coplanar o circumpolar. Pero hay un factor adicional en el sistema AC Her. La estrella principal es una estrella post-AGB, lo que significa que ya abandonó la secuencia principal y pasó por su fase de gigante roja. Durante esa fase, una estrella se expande voluminosamente, destrozando los planetas cercanos y provocando su perdición. Así que este planeta podría ser un exoplaneta de segunda generación, reformado a partir de los restos de los planetas destruidos de primera generación.
El disco circumbinario no es exactamente polar. Un disco polar está inclinado 90° con respecto al plano orbital binario, pero éste sólo está inclinado un 9%. “Éste es el primer disco circumbinario polar observado alrededor de una estrella post-AGB”, escriben los autores. El borde interior del disco de polvo está más afuera de lo que debería, y esto es otro indicio de un exoplaneta.
Es importante señalar que esta no es una estrella de secuencia principal y que los astrónomos nunca han visto un planeta circumbinario polar alrededor de estrellas que no sean de secuencia principal. “Por tanto, se trata de la primera evidencia observacional de un planeta circumbinario polar”, señalan los autores.
Este planeta está en el disco circumbinario, no en ninguno de los discos circunestelares. El disco circumbinario en realidad alimenta material a los discos circunestelares dentro de la cavidad estelar, que puede convertirse en combustible para la formación de más planetas. Pero cuando un disco circumbinario polar alimenta material a los discos circunestelares polares, la disposición puede ser inestable. Con el tiempo, el disco circunestelar polar podría volverse coplanar.
El sistema AC Her no es la primera estrella binaria con un disco polar. El primero se anunció en 2019 alrededor de la estrella HD 98800 (HD 98800 es en realidad una estrella cuádruple que contiene un par de estrellas binarias).
Pero como el primer disco circumbinario polar que alberga un probable exoplaneta, este sistema inusual pide ser estudiado más a fondo. Hay muchas cosas que no sabemos sobre el planeta, pero eso no es sorprendente. Incluso detectar uno de estos planetas es extremadamente difícil.
La mejor evidencia que tenemos de ello radica en las características del propio disco. Pero en este estudio, el equipo sólo identificó la probable presencia de un planeta. No sabemos nada sobre su masa, radio ni nada más.
¿Qué tipo de planeta es? ¿Su formación en un disco circumbinario polar dicta sus características? ¿Qué le depara el futuro?
Las respuestas a esas preguntas tendrán que esperar.
Con información de arXiv
 es una estrella binaria a unos 4.200 años luz de distancia. La estrella principal está bien estudiada, mientras que su compañera es invisible. Tiene un disco circumbinario polar, lo cual es inusual pero no inaudito.){kind=link}