Dentro de varios miles de millones de años, nuestro sol se convertirá en una enana blanca. ¿Qué pasará con Júpiter y Saturno cuando el sol pase a convertirse en un remanente estelar? La vida podría continuar, aunque es probable que los planetas gigantes se alejen más del sol.
Las estrellas terminan sus vidas de diferentes maneras. Algunas llegan a su fin como supernovas, explosiones cataclísmicas que destruyen cualquier planeta en órbita e incluso esterilizan planetas a años luz de distancia. Pero sólo las estrellas masivas explotan así.
Nuestro sol no es lo suficientemente masivo como para explotar como una supernova. En cambio, pasará tiempo como una gigante roja. La fase de gigante roja ocurre cuando una estrella se queda sin hidrógeno para alimentar la fusión. Es un proceso complicado que los astrónomos todavía están trabajando arduamente para comprender. Pero las gigantes rojas arrojan capas de material al espacio que se iluminan como nebulosas planetarias. Finalmente, la gigante roja ya no existe, y sólo una pequeña, aunque extraordinariamente densa, enana blanca reside en medio de todo el material expulsado.
Los investigadores creen que algunas enanas blancas tienen discos de escombros a su alrededor, a partir de los cuales se puede formar una nueva generación de planetas. Pero los investigadores también se han preguntado si algunos planetas pueden sobrevivir a medida que las estrellas pasan de la secuencia principal a gigante roja y enana blanca.
Investigadores del Instituto Científico del Telescopio Espacial, el Centro de Vuelos Espaciales Goddard y otras instituciones han encontrado lo que parecen ser dos planetas gigantes orbitando dos enanas blancas en dos sistemas diferentes. Su investigación se titula «JWST captura imágenes directas de candidatos a planetas gigantes alrededor de dos estrellas enanas blancas contaminadas con metales» y se encuentra en preimpresión en este momento en arXiv. La autora principal es Susan Mullally, científica adjunta del proyecto JWST.
El pensamiento teórico muestra que deberían existir exoplanetas alrededor de enanas blancas. Los planetas exteriores más allá de donde se encuentra el cinturón de asteroides en nuestro sistema solar deberían sobrevivir a la transición de su estrella de la secuencia principal a una gigante roja y luego a una enana blanca. Pero las estrellas dentro de este límite serán engullidas por la gigante roja a medida que se expanda. En nuestro sistema solar, es probable que el sol engulla por completo o interrumpa y destruya a Mercurio, Venus y la Tierra. Quizás incluso Marte.
Los planetas que sobrevivan a esto probablemente se alejarán más de la estrella, ya que la estrella pierde masa y su gravedad se debilita durante la fase de gigante roja.
Pero el problema es que es difícil detectar planetas alrededor de enanas blancas. A pesar de los esfuerzos realizados, los astrónomos sólo han encontrado unos pocos objetos de masa planetaria orbitando alrededor de enanas blancas.
Tal como están las cosas ahora, Mullally y sus colegas han encontrado dos planetas candidatos alrededor de enanas blancas. Están a unas 11,5 y 34,5 UA de sus estrellas, que tienen 5,3 mil millones y 1,6 mil millones de años. Si los planetas son tan antiguos como las estrellas, entonces la fotometría MIRI muestra que los planetas tienen entre 1 y 7 masas de Júpiter. Podrían ser falsos positivos, pero solo hay una probabilidad de 1 entre 3.000 de que así sea.
«Si se confirma, estos serían los primeros planetas fotografiados directamente que son similares tanto en edad como en separación a los planetas gigantes de nuestro propio sistema solar, y demostrarían que planetas gigantes muy separados como Júpiter sobreviven a la evolución estelar», escriben los autores.
Si los investigadores están en lo cierto y los planetas se formaron al mismo tiempo que las estrellas, este es un salto importante en nuestra comprensión de los exoplanetas y las estrellas que orbitan. También puede tener implicaciones para la vida en cualquier luna que pueda estar orbitando estos planetas.
Pero este descubrimiento se relaciona con otro problema con las enanas blancas: la metalicidad de las enanas blancas.
Algunas enanas blancas parecen estar contaminadas con metales, elementos más pesados que el hidrógeno y el helio. Los astrónomos creen que estos metales provienen de asteroides del cinturón de asteroides, perturbados y enviados a la enana blanca por planetas gigantes. «La confirmación de estos dos candidatos a planetas con futuras imágenes MIRI proporcionaría evidencia que vincula directamente los planetas gigantes con la contaminación metálica en las estrellas enanas blancas», escriben los autores.
Los astrónomos han descubierto que hasta el 50% de las enanas blancas aisladas con atmósferas de hidrógeno tienen metales en sus fotosferas, la capa superficial de las estrellas. Estas enanas blancas deben estar acumulando activamente metales de su entorno. La fuente favorita de estos metales son los asteroides y los cometas.
«En este escenario, los planetas que sobreviven a la fase de gigante roja perturban ocasionalmente las órbitas de asteroides y cometas, que luego caen hacia la WD», escriben los autores.
Los astrónomos han luchado por encontrar planetas alrededor de los WD. Los principales métodos para encontrar planetas no son muy eficaces alrededor de enanas blancas. El método de tránsito utilizado por Kepler y TESS es ineficaz porque los WD son muy pequeños y oscuros. El otro método es el método de la velocidad radial. Detecta cómo una estrella se tambalea debido a la influencia de un planeta. Mide el cambio en el espectro de la estrella debido al bamboleo. Sin embargo, los WD tienen espectros casi sin rasgos distintivos, lo que dificulta la detección de cambios radiales.
Pero ahora tenemos el JWST.
«Las capacidades infrarrojas del JWST ofrecen una oportunidad única para obtener imágenes directas de planetas con masa de Júpiter que orbitan alrededor de WD cercanos», escriben los investigadores en su artículo.
El JWST es lo suficientemente potente como para obtener imágenes directas de planetas grandes alrededor de estrellas pequeñas sin utilizar un coronógrafo, siempre que los planetas estén lo suficientemente lejos de la estrella. «Aprovechando la magnífica resolución del JWST, es posible obtener imágenes directamente de un planeta a sólo unas pocas UA de los WD cercanos sin el uso de un coronógrafo», explican Mullally y sus colegas.
Parte del esfuerzo de este trabajo es identificar fuentes puntuales. En astronomía, una fuente puntual es una fuente de luz única e identificable. Su opuesto es una fuente resuelta o una fuente extendida. Los investigadores tenían que estar seguros de que lo que están viendo alrededor de las enanas blancas son fuentes puntuales, que en este caso probablemente sean planetas. «Esperamos que aparezcan como fuentes puntuales cuyo brillo aumente en longitudes de onda más largas», escriben.
Para determinar si lo que están viendo son fuentes puntuales, los astrónomos utilizan un proceso llamado imágenes diferenciales de referencia. Es un procedimiento complejo, pero básicamente consiste en restar las fuentes a las imágenes. Es especialmente eficaz para encontrar planetas cercanos a las estrellas.
La figura de arriba muestra cómo el equipo trabajó con las imágenes, restando tanto la enana blanca como los planetas candidatos e identificando los planetas como fuentes puntuales. «En ambos casos, el candidato se elimina limpiamente, lo que indica que es de naturaleza puntual», escriben los autores. Los investigadores examinaron cuatro enanas blancas distintas y sólo dos de ellas tienen candidatos a exoplanetas.
«Si se confirman, estos dos candidatos a planetas proporcionarán evidencia observacional concreta de que los planetas gigantes exteriores como Júpiter sobreviven a la evolución de estrellas de baja masa», escriben los autores. La confirmación también respaldaría la idea de que entre el 25% y el 50% de las enanas blancas albergan planetas grandes. Ese es un gran paso adelante en la comprensión.
Pero lamentablemente estos resultados no pueden responder a otra pregunta: ¿Son los grandes planetas responsables de enviar desechos a la superficie de las enanas blancas? «Sin embargo, la confirmación de estos planetas no es suficiente para validar completamente que los planetas gigantes de gran masa son los impulsores de la acreción sin más observaciones», escriben Mullally y sus coautores.
La respuesta a esa pregunta sólo puede venir de la observación de más enanas blancas, especialmente con el JWST. Con suerte, no tendremos que esperar mucho.
Con información de arXiv
Compártelo:
Descubre más desde SKYCR.ORG: NASA, exploración espacial y noticias astronómicas
Suscríbete y recibe las últimas entradas en tu correo electrónico.
