Fuente: Julián Baum
La búsqueda de planetas fuera de nuestro sistema solar, exoplanetas, es uno de los campos de más rápido crecimiento en astronomía. Se han detectado más de 5000 exoplanetas en las últimas décadas, y los astrónomos ahora estiman que nuestra galaxia tiene un promedio de al menos un planeta por estrella.
Muchos esfuerzos de investigación actuales tienen como objetivo detectar planetas similares a la Tierra adecuados para la vida. Estos esfuerzos se centran en las llamadas estrellas de “secuencia principal” como nuestro Sol, estrellas que funcionan con la fusión de átomos de hidrógeno en helio en sus núcleos y permanecen estables durante miles de millones de años. Más del 90% de todos los exoplanetas conocidos hasta la fecha se han descubierto alrededor de estrellas de secuencia principal.
Como parte de un equipo internacional de astrónomos, estudiamos una estrella que se parece mucho a nuestro sol dentro de miles de millones de años y descubrimos que tiene un planeta que, con toda razón, debería haber sido tragado. EN pruebas publicado en Naturalezaresolvemos el misterio de la existencia de este planeta y proponemos varias soluciones posibles.
Un vistazo a nuestro futuro: gigantes rojas
Al igual que las personas, las estrellas pasan por cambios a medida que envejecen. Una vez que una estrella ha consumido todo su hidrógeno en el núcleo, el núcleo de la estrella se encoge y la envoltura exterior se expande a medida que la estrella se enfría.
En esta fase de evolución de “gigante roja”, las estrellas pueden crecer hasta más de 100 veces su tamaño original. Cuando esto le suceda a nuestro Sol, en aproximadamente 5 mil millones de años, esperamos que crezca tanto que engullirá a Mercurio, Venus y posiblemente a la Tierra.
Eventualmente, el núcleo se calienta lo suficiente como para que la estrella comience a fusionar helio. En esta etapa, la estrella se reduce a unas 10 veces su tamaño original y continúa ardiendo constantemente durante decenas de millones de años.
Las ondas de sonido dentro de una estrella pueden usarse para determinar si el helio se está quemando. Crédito: Gabriel Pérez Díaz / Instituto de Astrofísica de Canarias
Sabemos de cientos de planetas que orbitan alrededor de gigantes rojas. Uno de ellos es el llamado 8 Ursae Minoris bun planeta con una masa similar a Júpiter en una órbita que lo mantiene a solo la mitad de la distancia de su estrella que la Tierra del Sol.
El planeta fue descubierto en 2015 por un equipo de astrónomos coreanos utilizando la técnica de “bamboleo Doppler”, que mide la atracción gravitatoria del planeta sobre la estrella. En 2019, la Unión Astronómica Internacional apodado la estrella Baekdu y el planeta Halla, después de las montañas más altas de la península coreana.
Un planeta que no debería estar allí
Análisis de los nuevos datos de Baekdu recopilados por el Satélite de sondeo de exoplanetas en tránsito de la NASA (tess) hizo un descubrimiento sorprendente. A diferencia de otras gigantes rojas que hemos encontrado que tienen exoplanetas en órbitas cercanas, Baekdu ya ha comenzado a fusionar helio en su núcleo.
Usando técnicas asterosismología, que estudia las ondas dentro de las estrellas, podemos determinar qué material está quemando la estrella. Para Baekdu, las frecuencias de las ondas indicaron claramente que había comenzado a quemar helio en su núcleo.
El descubrimiento fue sorprendente: si Baekdu está quemando helio, debería haber sido mucho más grande en el pasado, tan grande que debería haberse tragado el planeta de Hall. ¿Cómo es posible que Halla sobreviviera?
Como suele ocurrir en la investigación científica, el primer paso fue descartar la explicación más trivial: que Halla nunca existió realmente.
Si la estrella de Baekdu alguna vez fue un sistema binario, hay dos escenarios que podrían explicar la supervivencia del planeta de Hall. Fuente: Brooks G. Bays, Jr., SOEST/Universidad de Hawái
De hecho, algunos descubrimientos aparentes de planetas que orbitan estrellas gigantes rojas utilizando la técnica de oscilación Doppler resultaron ser ilusiones. creado por cambios a largo plazo en el comportamiento de la estrella misma.
Sin embargo, observaciones posteriores descartaron tal escenario de falso positivo para Halla. La señal Doppler de Baekdu se ha mantenido estable durante los últimos 13 años, y un examen cuidadoso de otros indicadores no ha revelado otra explicación posible para la señal. Halla es real, lo que nos lleva a la pregunta de cómo sobrevivió al hundimiento.
Dos estrellas se convierten en una: un posible escenario de supervivencia
Después de confirmar la existencia del planeta, se nos ocurrieron dos escenarios que podrían explicar la situación que estamos viendo con Baekdu y Halla.
Al menos la mitad de todas las estrellas de nuestra galaxia no se formaron de forma aislada como nuestro Sol, sino que forman parte de sistemas binarios. Si Baekdu hubiera sido alguna vez una estrella doble, es posible que Halla nunca se hubiera enfrentado al peligro de ser tragada.
La fusión de las dos estrellas pudo haber impedido que cualquiera de las estrellas se expandiera a un tamaño lo suficientemente grande como para engullir el planeta de Hall. Si una estrella se convirtiera en una gigante roja por sí sola, engulliría a Halla; sin embargo, si se fusionara con una estrella compañera, saltaría directamente a la fase de combustión de helio sin crecer lo suficiente como para alcanzar un planeta.
Alternativamente, Halla puede ser un planeta relativamente nuevo. La violenta colisión de dos estrellas pudo haber producido una nube de gas y polvo que podría haber formado un planeta. En otras palabras, el planeta de Hall puede ser un planeta de ‘segunda generación’ nacido recientemente.
Cualquiera que sea la explicación correcta, el descubrimiento de un planeta cercano que orbita una gigante roja que quema helio muestra que la naturaleza encuentra formas de generar exoplanetas donde menos los esperamos.
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