Una estrella muerta atrapada destruye sistema planetario
La agonía de una estrella ha interrumpido tan violentamente su sistema planetario que la estrella muerta que quedó atrás, llamada enana blanca, está extrayendo escombros tanto del interior como del exterior del sistema. Esta es la primera vez que los astrónomos observan una estrella enana blanca que consume material rocoso-metálico y helado, los ingredientes de los planetas.
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| Esta ilustración muestra una estrella enana blanca extrayendo escombros de objetos destrozados en un sistema planetario. El Telescopio Espacial Hubble detecta la firma espectral de los desechos vaporizados que revelaron una combinación de material rocoso-metálico y helado, los ingredientes de los planetas. Los hallazgos ayudan a describir la naturaleza violenta de los sistemas planetarios evolucionados y la composición de sus cuerpos en desintegración. Créditos: ILUSTRACIÓN: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI) |
Los datos de archivo del telescopio espacial Hubble de la NASA y otros observatorios de la NASA fueron esenciales para diagnosticar este caso de canibalismo cósmico. Los hallazgos ayudan a describir la naturaleza violenta de los sistemas planetarios evolucionados y pueden informar a los astrónomos sobre la composición de los sistemas recién formados.
Los hallazgos se basan en el análisis de material capturado por la atmósfera de la cercana estrella enana blanca G238-44. Una enana blanca es lo que queda de una estrella como nuestro Sol después de que se despoja de sus capas exteriores y deja de quemar combustible a través de la fusión nuclear. "Nunca hemos visto estos dos tipos de objetos acumularse en una enana blanca al mismo tiempo", dijo Ted Johnson, el investigador principal y recién graduado de la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA). "Al estudiar estas enanas blancas, esperamos obtener una mejor comprensión de los sistemas planetarios que aún están intactos".
Los hallazgos también son intrigantes porque se atribuye a pequeños objetos helados el hecho de chocar contra los planetas secos y rocosos de nuestro sistema solar e "irrigarlos". Se cree que hace miles de millones de años los cometas y asteroides trajeron agua a la Tierra, provocando las condiciones necesarias para la vida tal como la conocemos. La composición de los cuerpos detectados lloviendo sobre la enana blanca implica que los depósitos de hielo podrían ser comunes entre los sistemas planetarios, dijo Johnson.
"La vida tal como la conocemos requiere un planeta rocoso cubierto con una variedad de elementos como carbono, nitrógeno y oxígeno", dijo Benjamin Zuckerman, profesor y coautor de la UCLA. "La abundancia de los elementos que vemos en esta enana blanca parece requerir un cuerpo padre tanto rocoso como rico en volátiles, el primer ejemplo que hemos encontrado entre los estudios de cientos de enanas blancas".
Derby de demolición
Las teorías de la evolución del sistema planetario describen la transición entre las fases de una estrella gigante roja y una enana blanca como un proceso caótico. La estrella pierde rápidamente sus capas exteriores y las órbitas de sus planetas cambian drásticamente. Los objetos pequeños, como los asteroides y los planetas enanos, pueden aventurarse demasiado cerca de los planetas gigantes y caer en picado hacia la estrella. Este estudio confirma la verdadera escala de esta violenta fase caótica, mostrando que dentro de los 100 millones de años después del comienzo de su fase de enana blanca, la estrella es capaz de capturar y consumir simultáneamente material de su cinturón de asteroides y regiones similares al cinturón de Kuiper.
La masa total estimada finalmente engullida por la enana blanca en este estudio puede no ser más que la masa de un asteroide o una luna pequeña. Si bien la presencia de al menos dos objetos que consume la enana blanca no se mide directamente, es probable que uno sea rico en metales como un asteroide y otro sea un cuerpo helado similar al que se encuentra en la periferia de nuestro sistema solar en el cinturón de Kuiper. .
Aunque los astrónomos han catalogado más de 5000 exoplanetas, el único planeta del que tenemos algún conocimiento directo de su composición interior es la Tierra. El canibalismo de las enanas blancas brinda una oportunidad única para desarmar planetas y ver de qué estaban hechos cuando se formaron por primera vez alrededor de la estrella.
El equipo midió la presencia de nitrógeno, oxígeno, magnesio, silicio y hierro, entre otros elementos. La detección de hierro en abundancia es evidencia de núcleos metálicos de planetas terrestres, como la Tierra, Venus, Marte y Mercurio. Abundancias inesperadamente altas de nitrógeno los llevaron a concluir la presencia de cuerpos helados. "Lo que mejor se ajustaba a nuestros datos era una mezcla de casi dos a uno de material similar a Mercurio y material similar a un cometa, que está formado por hielo y polvo", dijo Johnson. "El hierro metálico y el hielo de nitrógeno sugieren cada uno condiciones muy diferentes de formación planetaria. No se conoce ningún objeto del sistema solar con tanto de ambos".
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| Este diagrama ilustrado del sistema planetario G238-44 traza su destrucción. La pequeña estrella enana blanca está en el centro de la acción. Un disco de acreción muy tenue está formado por los fragmentos de cuerpos destrozados que caen sobre la enana blanca. Los asteroides y cuerpos planetarios restantes forman una reserva de material que rodea a la estrella. Es posible que aún existan planetas gigantes gaseosos más grandes en el sistema. Mucho más lejos hay un cinturón de cuerpos helados como los cometas, que en última instancia también alimentan a la estrella muerta. Créditos: ILUSTRACIÓN: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI) |
La muerte de un sistema planetario
Cuando una estrella como nuestro Sol se expande hasta convertirse en una gigante roja hinchada al final de su vida, perderá masa inflando sus capas exteriores. Una consecuencia de esto puede ser la dispersión gravitacional de objetos pequeños como asteroides, cometas y lunas por los planetas grandes restantes. Como pinballs en un juego de arcade, los objetos supervivientes pueden lanzarse en órbitas muy excéntricas.
"Después de la fase de gigante roja, la estrella enana blanca que queda es compacta, no más grande que la Tierra. Los planetas descarriados terminan acercándose mucho a la estrella y experimentan poderosas fuerzas de marea que los separan, creando un disco gaseoso y polvoriento que eventualmente cae sobre la superficie de la enana blanca", explicó Johnson.
Los investigadores están buscando el escenario final para la evolución del Sol, dentro de 5 mil millones de años. La Tierra podría vaporizarse por completo junto con los planetas interiores. Pero las órbitas de muchos de los asteroides en el cinturón principal de asteroides serán perturbadas gravitacionalmente por Júpiter y eventualmente caerán sobre la enana blanca en la que se convertirá el Sol remanente.
Durante más de dos años, el grupo de investigación de la UCLA, la Universidad de California en San Diego y la Universidad de Kiel en Alemania, ha trabajado para desentrañar este misterio mediante el análisis de los elementos detectados en la estrella enana blanca catalogada como G238-44. Su análisis incluye datos del Explorador Espectroscópico del Ultravioleta Lejano (FUSE) retirado de la NASA, el Espectrómetro Echelle de Alta Resolución (HIRES) del Observatorio Keck en Hawái, y el Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos (COS) del Telescopio Espacial Hubble y el Espectrógrafo de Imágenes del Telescopio Espacial (STIS).
Los resultados del equipo se presentaron en una conferencia de prensa de la Sociedad Astronómica Estadounidense (AAS) el miércoles 15 de junio de 2022.
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland, lleva a cabo operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, en Washington, D.C.
CONTACTO CON LOS MEDIOS:
claire blome
Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, Baltimore, Maryland
ray villard
Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, Baltimore, Maryland
CONTACTO CIENTÍFICO:
ted johnson
Universidad de California, Los Ángeles, Los Ángeles, California
• Publicado en NASA/Hubble el 15 de junio del 2022, enlace publicación.
