Astrónomos detectan una estrella devorando un planeta

Un nuevo estudio científico publicado en línea el miércoles 3 de mayo en la revista Nature documenta la primera observación de una estrella envejecida tragándose un planeta. Después de quedarse sin combustible en su núcleo, la estrella comenzó a aumentar de tamaño, reduciendo el espacio que la separaba de su planeta vecino, para finalmente consumirlo por completo. En unos 5.000 millones de años, nuestro Sol pasará por un proceso de envejecimiento similar, posiblemente alcanzando 100 veces su diámetro actual y convirtiéndose en lo que se conoce como una gigante roja. Durante ese período de crecimiento, absorberá a Mercurio, Venus y posiblemente la Tierra.

Los astrónomos han identificado muchas estrellas gigantes rojas y sospechan que en algunos casos ellas consumen planetas cercanos, pero el fenómeno nunca antes había sido observado directamente. “Este tipo de fenómeno ha sido pronosticado durante décadas, pero hasta ahora nunca hemos observado realmente cómo se desarrolla este proceso”, dijo Kishalay De, astrónomo del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés) en Cambridge y autor principal del estudio.

Un equipo de investigadores descubrió el fenómeno, formalmente llamado ZTF SLRN-2020, utilizando diferentes observatorios terrestres y el telescopio espacial Explorador de inspección de infrarrojos de campo amplio de objetos cercanos a la Tierra (NEOWISE, por sus siglas en inglés) de la NASA, el cual es gestionado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL, por sus siglas en inglés) de la agencia. El planeta probablemente tenía el tamaño de Júpiter, con una órbita aún más cercana a su estrella que la de Mercurio a nuestro Sol. Por su parte, la estrella se encuentra al comienzo de la fase final de su vida, su fase de gigante roja, que puede durar más de 100.000 años.

A medida que la estrella se expandía, su atmósfera exterior finalmente rodeó el planeta. La resistencia atmosférica redujo la velocidad del planeta, encogiendo su órbita y finalmente enviándolo por debajo de la superficie visible de la estrella, como un meteoro que ardiera en la atmósfera de la Tierra. La transferencia de energía hizo que la estrella aumentara temporalmente de tamaño y se hiciera unos cientos de veces más brillante. Las observaciones recientes muestran que la estrella ha vuelto al tamaño y brillo que tenía antes de fusionarse con el planeta.

Un mapa de ruta de la bóveda celeste

El destello de luz óptica (visible para el ojo humano) después de la destrucción del planeta apareció en las observaciones de la Instalación Transitoria de Zwicky (ZTF, por sus siglas en inglés), un instrumento a cargo del Instituto Tecnológico de California (Caltech) y con sede en el Observatorio Palomar en el sur de California que busca fenómenos cósmicos que cambian de brillo rápidamente, a veces en cuestión de horas. De estaba utilizando el ZTF para buscar fenómenos llamados novas, eventos en los que una estrella muerta y colapsada (conocida como enana blanca) canibaliza el gas caliente de otra estrella cercana. Las novas siempre están rodeadas de flujos de gas caliente, pero las observaciones de seguimiento del destello realizadas por otros telescopios terrestres mostraron gas y polvo mucho más fríos alrededor de la estrella, indicando que no se trataba de nada parecido a una nova ni algo que De hubiera visto antes.

De modo que el investigador recurrió al observatorio NEOWISE, el cual escanea todo el cielo en el espectro de luz infrarroja (un rango de longitudes de ondas más largas que la luz visible) cada seis meses. Lanzado en 2009 y originalmente llamado WISE, el observatorio produce mapas de todo el cielo que permiten a los astrónomos ver cómo cambian los objetos celestes con el tiempo.

Al observar los datos de NEOWISE, De vio que el brillo de la estrella había aumentado casi un año antes de que ZTF detectara el destello. Ese brillo era evidencia de polvo (el cual emite luz infrarroja) que estaba formándose alrededor de la estrella. De y sus colegas piensan que el polvo indica que el planeta no desapareció sin ofrecer resistencia y que alejó el gas caliente de la superficie de la estrella hinchada a medida que caía en espiral hacia su destrucción. A medida que el gas flotaba hacia el espacio, se habría enfriado y se habría convertido en polvo, como el vapor de agua al convertirse en nieve. Aun más gas fue lanzado al espacio durante la colisión entre la estrella y el planeta, produciendo más polvo visible tanto para los observatorios terrestres del infrarrojo como para NEOWISE.

“Muy pocas cosas en el universo se iluminan con luz infrarroja y luego se iluminan con luz óptica en diferentes momentos”, dijo De. “Así que el hecho de que NEOWISE viera a la estrella brillar un año antes de la erupción óptica fue fundamental para averiguar en qué consistía este fenómeno”.

Dentro de 5.000 millones de años, cuando se espera que nuestro Sol se convierta en una gigante roja y se trague a Mercurio, Venus y posiblemente la Tierra, el espectáculo de luz debería ser mucho más apagado, según De, ya que esos planetas son muchas veces más pequeños que el planeta del tamaño de Júpiter en el fenómeno captado por ZTF.

“Si yo fuera un observador mirando el sistema solar dentro de 5.000 millones de años, podría ver el Sol brillar un poco, pero nada tan dramático como esto, a pesar de que estarán actuando exactamente los mismos procesos físicos”, dijo. La mayoría de las estrellas de tamaño mediano se convertirán con el tiempo en gigantes rojas, y los teóricos piensan que un puñado de ellas consumen planetas cercanos en nuestra galaxia cada año. Las nuevas observaciones proporcionan a los astrónomos un patrón del aspecto que tendrían esos fenómenos, haciendo posible que encuentren más.

“Este descubrimiento muestra que vale la pena hacer observaciones de todo el cielo y archivarlas, porque aún no conocemos todos los fenómenos interesantes que podríamos estar captando”, dijo Joe Masiero, investigador principal adjunto de NEOWISE en el Centro de Procesamiento y Análisis de Infrarrojos (IPAC, por sus siglas en inglés) en Caltech. “El archivo de NEOWISE nos permite mirar hacia atrás en el tiempo. Podemos encontrar tesoros ocultos o aprender algo sobre un objeto que ningún otro observatorio es capaz de decirnos”.

Más acerca de la misión

Lanzada en 2009, la misión WISE escaneó todo el cielo en luz infrarroja dos veces, captando imágenes de 750.000 millones de objetos, incluyendo galaxias, estrellas y asteroides remotos. La misión WISE concluyó en 2011, pero dos años después la NASA reutilizó la nave espacial de este observatorio para rastrear asteroides y otros objetos cercanos a la Tierra (NEO, por sus siglas en inglés). Tanto la misión como la nave espacial pasaron a llamarse NEOWISE.

JPL gestionó y manejó WISE para la División de Astrofísica de la NASA dentro de la Dirección de Misiones Científicas. Edward Wright, de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), fue el investigador principal. La misión fue seleccionada competitivamente bajo el Programa de Exploradores de la NASA administrado por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la agencia en Greenbelt, Maryland.

JPL gestiona y opera la misión NEOWISE para la Oficina de Coordinación de Defensa Planetaria de la NASA dentro de la Dirección de Misiones Científicas en Washington. La investigadora principal, Amy Mainzer, está en la Universidad de Arizona. El Laboratorio de Dinámica Espacial en Logan, Utah, construyó el instrumento científico. Ball Aerospace & Technologies Corp. de Boulder, Colorado, construyó la nave espacial. El procesamiento de datos científicos se lleva a cabo en el IPAC de Caltech, en Pasadena. Caltech gestiona JPL para la NASA.

Para obtener más información acerca de NEOWISE (en inglés), visita: https://www.nasa.gov/neowise

Calla Cofield
Laboratorio de Propulsión a Chorro, Pasadena, California

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