¡Pillados in fraganti! Los astrónomos detectan una estrella devorando un planeta

Un nuevo estudio 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 crecer en tamaño, reduciendo la brecha con su planeta vecino y finalmente consumiéndola 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 crecimiento acelerado, absorberá Mercurio, Venus y posiblemente la Tierra.

Un planeta girando gradualmente en espiral hacia su estrella anfitriona. Crédito: R. Hurt y K. Miller (Caltech/IPAC). Jpl Nasa

Los astrónomos han identificado muchas estrellas gigantes rojas y sospechan que en algunos casos consumen planetas cercanos, pero el fenómeno nunca antes se había observado directamente. "Este tipo de evento se ha predicho durante décadas, pero hasta ahora nunca habíamos observado realmente cómo se desarrolla este proceso", dijo Kishalay De, astrónomo del Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge y autor principal del estudio.

Los investigadores descubrieron el evento, formalmente llamado ZTF SLRN-2020, utilizando múltiples observatorios terrestres y la nave espacial NEOWISE (Near-Earth Object Wide Field Infrared Survey Explorer) de la NASA, que es administrada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la agencia. El planeta era probablemente del tamaño de Júpiter, con una órbita incluso más cercana a su estrella que la de Mercurio a nuestro Sol. 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.

NEOWISE. Crédito: Nasa

A medida que la estrella se expandía, su atmósfera exterior finalmente rodeó al planeta. El arrastre de la atmósfera redujo la velocidad del planeta, reduciendo su órbita y finalmente enviándolo bajo de la superficie visible de la estrella, como un meteorito que se quema en la atmósfera de la Tierra. La transferencia de energía hizo que la estrella aumentara temporalmente de tamaño y se volviera unos cientos de veces más brillante. Observaciones recientes muestran que la estrella ha vuelto al tamaño y brillo que tenía antes de fusionarse con el planeta.

Misión del mapa de todo el cielo

El destello de luz óptica (visible para el ojo humano) después de la desaparición del planeta apareció en las observaciones del Zwicky Transient Facility (ZTF) dirigido por Caltech, un instrumento con sede en el Observatorio Palomar en el sur de California que busca eventos cósmicos que cambian en brillo rápidamente, a veces en cuestión de horas. Se estaba usando ZTF para buscar eventos llamados novas, cuando una estrella muerta colapsada (conocida como enana blanca) canibaliza el gas caliente de otra estrella cercana. Las novas siempre están rodeadas por flujos de gas caliente, pero las observaciones de seguimiento del destello realizadas por otros telescopios terrestres mostraron gas y polvo mucho más fríos que rodeaban a la estrella, lo que significa que no se parecía a una nova ni a nada que se hubiera visto antes. 

Nova. Crédito: Nasa

Entonces los científicos recurrieron al observatorio NEOWISE, que escanea todo el cielo con luz infrarroja (un rango de longitudes de onda más largo 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 con el tiempo.

Mirando los datos de NEOWISE, Kishalay De vio que la estrella brilló casi un año entero antes de que ZTF detectara el destello. Ese brillo era evidencia de la formación de polvo (que emite luz infrarroja) alrededor de la estrella. El astrónomo y sus colegas creen que el polvo indica que el planeta no se hundió sin luchar y que arrancó el gas caliente de la superficie de la estrella hinchada mientras giraba en espiral hacia su perdición. A medida que el gas se desplazaba hacia el espacio, se habría enfriado y convertido en polvo, como el vapor de agua que se convierte en nieve. Luego, se arrojó aún más gas al espacio durante la colisión de la estrella y el planeta, lo que produjo más polvo visible tanto para los observatorios infrarrojos terrestres como para NEOWISE.

“Muy pocas cosas en el universo brillan con luz infrarroja y luego brillan con luz óptica en diferentes momentos”, explicó De. "Entonces, el hecho de que NEOWISE viera la estrella brillar un año antes de la erupción óptica fue fundamental para descubrir qué fue este evento".

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

“Si yo fuera un observador mirando el sistema solar dentro de 5 mil millones de años, podría ver el Sol brillar un poco, pero nada tan dramático como esto, aunque será exactamente la misma física la que opere”, dijo De.

La mayoría de las estrellas de tamaño mediano finalmente se convertirán en gigantes rojas. Los teóricos creen que un puñado de ellas consume planetas cercanos cada año en nuestra galaxia. Las nuevas observaciones brindan a los astrónomos una plantilla de cómo deberían ser esos eventos, abriendo la posibilidad de encontrar más.

“Este descubrimiento muestra que vale la pena hacer observaciones de todo el cielo y archivarlas, porque aún no conocemos todos los eventos interesantes que podríamos estar capturando”, dijo Joe Masiero, investigador principal adjunto de NEOWISE en IPAC en Caltech. “Con el archivo NEOWISE, podemos mirar hacia atrás en el tiempo. Podemos encontrar tesoros escondidos o aprender algo sobre un objeto que ningún otro observatorio puede decirnos”.