Astrónomos de la Universidad de Warwick han descubierto restos de planetas con cortezas parecidas a la de la Tierra en las atmósferas de cuatro estrellas enanas blancas cercanas, lo que ofrece una visión de los planetas que alguna vez pudieron haberlas orbitado hace miles de millones de años. Estas cortezas provienen de las capas externas de planetas rocosos similares a la Tierra y Marte y podrían brindar a los astrónomos una mayor comprensión de la química de los planetas que alguna vez albergaron estas estrellas moribundas. El descubrimiento se informa hoy en la revista Nature Astronomy e incluye uno de los sistemas planetarios más antiguos vistos por los astrónomos hasta ahora.
El equipo dirigido por la Universidad de Warwick estaba analizando datos del telescopio Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA) de más de 1.000 estrellas enanas blancas cercanas cuando encontraron una señal inusual de una enana blanca en particular. Los investigadores de la Universidad de Warwick recibieron financiación del Consejo Europeo de Investigación y del Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología (STFC) para estudiarla.
Utilizaron espectroscopía para analizar la luz de la estrella en diferentes longitudes de onda, lo que les permite detectar cuando los elementos en la atmósfera de la estrella están absorbiendo luz en diferentes colores y determinar qué elementos son y en cuánta cantidad están presentes. También inspeccionaron los 30.000 espectros de la luz de enanas blancas del Sloan Digital Sky Survey, publicado durante los últimos 20 años.
Detectaron más luz infrarroja de la esperada sólo para la enana blanca, lo que indica que su estrella calienta un disco y luego se vuelve a irradiar a longitudes de onda más largas.
La señal coincidía con la longitud de onda del litio y los astrónomos pronto descubrieron tres enanas blancas más con la misma señal, una de las cuales también fue observada con potasio en su atmósfera. Al comparar la cantidad de litio y potasio con los otros elementos que detectaron, sodio y calcio, encontraron que la proporción coincidía con la composición química de la corteza de planetas rocosos como la Tierra y Marte, si esas cortezas y se vaporizasen y mezclasen dentro las capas externas gaseosas de la estrella durante 2 millones de años.
El autor principal, el Dr. Mark Hollands del Departamento de Física de la Universidad de Warwick, comenta que «en el pasado, hemos visto todo tipo de cosas, como el manto y el material del núcleo, pero no hemos tenido una detección definitiva de la corteza planetaria. Litio y el potasio son buenos indicadores del material de la corteza, no están presentes en altas concentraciones en el manto o el núcleo”.
«Ahora sabemos qué firma química buscar para detectar estos elementos, tenemos la oportunidad de observar una gran cantidad de enanas blancas y encontrar más. Luego, podemos observar la distribución de esa firma y ver con qué frecuencia detectamos estas cortezas planetarias y cómo se compara con nuestras predicciones«, continúa.
Las capas externas de las enanas blancas contienen hasta 300.000 gigatoneladas de escombros rocosos, que incluyen hasta 60 gigatoneladas de litio y 3.000 gigatoneladas de potasio, equivalente a una esfera de 60 km de densidad similar a la corteza terrestre. La cantidad de material de la corteza detectada es similar en masa a la de los asteroides que vemos en nuestro propio sistema solar, lo que lleva a los astrónomos a creer que lo que están viendo alrededor de las cuatro estrellas es material desprendido de un planeta, en lugar de un planeta entero.
Observaciones anteriores de enanas blancas han encontrado evidencia de material del núcleo interno y el manto de los planetas, pero no evidencia definitiva de material de la corteza. La corteza es una pequeña fracción de la masa de un planeta y los elementos detectados en este estudio sólo son detectables cuando la estrella está muy fría. Las enanas blancas se encuentran en la fase de extinción de su ciclo de vida, ya que han quemado su combustible y se van enfriando durante miles de millones de años. Se cree que estas cuatro enanas blancas consumieron su combustible hace unos 10.000 millones de años y podrían estar entre las enanas blancas más antiguas formadas en nuestra galaxia.
El coautor del estudio, el Dr. Pier-Emmanuel Tremblay de la Universidad de Warwick, afirma que «en un caso, estamos viendo la formación de planetas alrededor de una estrella que se originó en el halo galáctico, hace 11-12.5 mil millones de años, por lo que debe ser uno de los sistemas planetarios más antiguos conocidos hasta ahora. Otro de estos sistemas se formó alrededor de una estrella de corta vida que inicialmente tenía más de cuatro veces la masa del Sol, un descubrimiento sin precedentes que presenta importantes limitaciones sobre la rapidez con la que los planetas pueden formarse alrededor de su estrella anfitriona”.
Entre las más antiguas de estas enanas blancas, una es un 70% más masiva que el promedio, por lo que su enorme masa normalmente haría que cualquier material en su atmósfera desapareciera con relativa rapidez, lo que lleva a los astrónomos a la conclusión de que debe reponer el material de la corteza de un disco de escombros circundante. Además, los astrónomos detectaron más luz infrarroja de la esperada sólo para la enana blanca, lo que indica que su estrella calienta un disco y luego se vuelve a irradiar a longitudes de onda más largas.
Según el Dr. Hollands, «como lo entendemos, la formación de planetas rocosos ocurre de manera similar en diferentes sistemas planetarios. Inicialmente, se originan a partir de una composición de material similar a la estrella, pero con el tiempo esos materiales se separan y terminas con diferentes sustancias químicas y composiciones en diferentes partes de los planetas, y podemos ver que en algún momento estos objetos han sufrido diferenciación, donde la composición es diferente a la composición inicial de la estrella”.
«Ahora se comprende bien que la mayoría de las estrellas normales, como el Sol, albergan planetas, pero ahora también existe la oportunidad de observar la frecuencia con la que aparecen diferentes tipos de materiales«.
Fuente: Universidad de Warwick.
