Detectan por primera vez pruebas de un planeta de segunda generación alrededor de una estrella muerta

Por Jacopo Prisco, CNN

En un hito cósmico, los científicos afirman haber detectado un planeta que podría haberse formado a partir de los restos calcinados de su estrella anfitriona ya muerta.

Es probable que el planeta sea un gigante gaseoso que orbita una enana blanca llamada HS 0209+0832, situada a unos 270 años luz de la Tierra, según los autores de un estudio publicado el lunes en la revista Nature Astronomy. Tras analizar observaciones del telescopio espacial Hubble de la NASA y de otros instrumentos, el equipo halló pruebas químicas que sugieren que el planeta pudo condensarse a partir de material expulsado por la estrella cuando esta agotó su energía y colapsó para convertirse en una enana blanca.

Cuando una estrella similar al Sol muere, primero se expande rápidamente hasta convertirse en una gigante roja y luego desprende sus capas exteriores, dejando tras de sí un núcleo mucho más pequeño pero denso y caliente: una enana blanca. Algunos planetas de primera generación —aquellos que se formaron originalmente al mismo tiempo que la estrella— pueden sobrevivir a este evento cataclísmico si su órbita es lo suficientemente amplia. Los astrónomos han observado unos pocos supervivientes de primera generación girando alrededor de enanas blancas, pero nunca antes habían registrado un planeta de segunda generación, es decir, un mundo totalmente nuevo formado a partir de los restos de una estrella muerta.

El indicio clave de que HS 0209+0832 podría haber dado origen a un nuevo planeta son unos rastros inusuales de elementos pesados en la superficie de la enana blanca; los autores del estudio creen que se trata de material planetario que cae sobre el núcleo residual. “Este material planetario es muy rico en un elemento llamado niobio”, afirmó Jamie Williams, autor principal del estudio y estudiante de doctorado en el Departamento de Física de la Universidad de Warwick, en Inglaterra. “Es la primera vez que se encuentra este elemento en una enana blanca, lo que implica que el material planetario está compuesto por las cenizas de la estrella tras su muerte”.

Un análisis más detallado de las observaciones realizadas por el satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA reveló una señal de brillo tenue que se repetía cada 4,4 días; según los investigadores, esta prueba es coherente con la presencia de un planeta gigante orbitando la enana blanca.

“Lo interesante de los planetas que orbitan cerca de las enanas blancas es que, dado que estas se enfrían con el paso del tiempo, su zona habitable es muy estable. Un planeta de segunda generación podría formarse y permanecer en la zona habitable durante decenas de miles de millones de años”, señaló Williams.

Un periodo de estabilidad tan prolongado podría ofrecer condiciones más idóneas para la vida, aunque se requiere más trabajo para validar el descubrimiento de este planeta de segunda generación, añadió. “No es un planeta confirmado”, dijo Williams. “Por ahora, es solo un candidato”.

Tras la fase de gigante roja, en la que una estrella moribunda se expande rápidamente, esta se convierte en un horno nuclear capaz de producir diversos elementos. Sin embargo, una vez que se agota el combustible y la estrella se transforma en una enana blanca, los elementos pesados —incluido el niobio— se hunden rápidamente, dejando en la superficie únicamente elementos más ligeros, como el hidrógeno y el helio. Por tanto, los investigadores determinaron que el niobio detectado en HS 0209+0832 debía provenir del entorno de la estrella. “Creemos que estos elementos cayeron sobre la superficie de la enana blanca porque esta está muy caliente y emite grandes cantidades de radiación ultravioleta extrema, la cual está despojando de su atmósfera a un planeta cercano”, señaló Williams.

La idea de los planetas de segunda generación existe desde que los astrónomos tienen conocimiento de los exoplanetas, afirmó el coautor del estudio David J. Wilson, investigador asociado del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado en Boulder.

Los científicos detectaron los primeros exoplanetas alrededor de un púlsar —un tipo de estrella muerta que gira a gran velocidad— y, dado que los púlsares se forman como resultado de explosiones masivas llamadas supernovas, es probable que estos planetas sean de segunda generación, ya que cualquier planeta original habría sido destruido por la inmensa explosión, explicó Wilson.

“Aunque las enanas blancas no se forman mediante una supernova, están rodeadas de escombros”, dijo por correo electrónico. “Están los planetas que tuvieron la suerte de sobrevivir a las fases de gigante de la estrella, los restos destrozados de aquellos que no lo lograron, y el gas y el polvo residuales expulsados por la estrella al transformarse de gigante a enana blanca. Así que resulta una idea fascinante que todo ese material pueda aglutinarse para formar nuevos planetas”.

Los astrónomos aún desconocen todos los detalles sobre cómo se forman los planetas de primera generación, lo que significa que los mecanismos potenciales detrás de este planeta de segunda generación recién reportado son aún más inciertos. El proceso de formación planetaria podría haberse originado a partir de una colisión entre la estrella moribunda y un segundo cuerpo celeste, según Williams. “Podría haber habido otro objeto cerca del núcleo de la estrella, tal vez una estrella con alrededor del 20% de la masa del Sol o una enana marrón”, señaló Williams, refiriéndose a una clase de objetos fríos que representan un punto intermedio entre una estrella y un planeta.

Si un segundo objeto hubiera caído en la estrella durante su fase de gigante, podría haber impedido que todo el polvo y el gas se dispersaran en una nube masiva, obligando a parte del material a girar formando un disco. Este disco habría continuado rotando alrededor de la enana blanca, dando origen a un planeta. “En una enana blanca común no existe tal disco, ya que el material de la estrella simplemente es expulsado hacia el exterior durante la fase de gigante roja”, añadió Williams.

Los investigadores planean utilizar el Hubble y el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA para observar el sistema nuevamente durante el próximo año; asimismo, han solicitado tiempo de observación con el telescopio espacial James Webb —más potente—, el cual podría aportar más pistas sobre la existencia o las características del planeta.

De confirmarse, este mundo lejano pertenecería a una clase planetaria totalmente nueva y sugeriría la posible existencia de más planetas de segunda generación alrededor de enanas blancas, afirmó Williams.

El descubrimiento también tendría implicaciones para nuestro propio vecindario cósmico, señaló Wilson. “El Sol terminará convirtiéndose en una enana blanca, así que aquí también estamos contemplando el futuro del sistema solar: ¡quizás algún día el Sol tenga un nuevo planeta!”.

El nuevo descubrimiento de un posible planeta de segunda generación resulta increíblemente emocionante, comentó Sarah Casewell, profesora de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Leicester (Inglaterra), quien no participó en el estudio.

“Conocemos un gran número de enanas blancas contaminadas por material planetario cuya composición es similar a la de las rocas de nuestro sistema solar”, escribió en un correo electrónico. “Sin embargo, en este caso, la enana blanca está contaminada por material increíblemente inusual, y la composición de este material es similar a la de los átomos que vemos crearse cuando las estrellas llegan al final de su vida”.

Más del 95 % de todas las estrellas del universo terminarán convirtiéndose en enanas blancas, y los astrónomos ya han catalogado cientos de miles de ellas. Hallar un planeta formado después de la enana blanca implicaría que es posible la existencia de planetas de segunda generación alrededor de otras enanas blancas y que, tras la muerte de nuestro Sol, podrían surgir nuevos planetas en nuestro propio sistema solar, señaló Casewell.

Observaciones previas de enanas blancas han demostrado que algunos sistemas planetarios sobreviven a la autodestrucción de su estrella, pero los hallazgos recientes abren la posibilidad de que se generen nuevos planetas, afirmó Amy Bonsor, profesora asociada de la Universidad de Cambridge (Inglaterra), quien tampoco participó en el estudio. “Este cambio de paradigma nos permite plantearnos si en el futuro podríamos caracterizar o investigar la posible habitabilidad de estos sistemas planetarios de segunda generación”, escribió en un correo electrónico.

Este descubrimiento también aportaría más pruebas a las investigaciones que demuestran que los sistemas planetarios son variados y complejos, incluso después de la muerte de la estrella anfitriona, según Susan Mullally, científica de la misión en el Space Telescope Science Institute, el centro de operaciones científicas del Hubble.

“Algunos planetas pueden sobrevivir a la muerte de la estrella; otros pueden ser expulsados al espacio o devorados por ella. Si los planetas de segunda generación son posibles, entonces muchas más enanas blancas tendrán planetas de lo que cabría esperar”, escribió en un correo electrónico Mullally, quien no participó en el estudio. “Esta evidencia de un exoplaneta de segunda generación indica que la vida posterior de los exoplanetas podría entrañar más aspectos de lo que se pensaba”.

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