Buscando restos de exoplanetas en estrellas muertas

Para descubrir otro sistema solar no basta con apuntar un telescopio hacia una estrella y contar cuántos planetas ves a su alrededor. Entre las distancias inconcebibles que nos separan de estos exoplanetas y la poca luz que reflejan la mayoría de ellos, su existencia casi siempre se infiere de manera indirecta midiendo cuánta luz de su estrella tapan cada vez que pasan frente a ella o a partir de su leve influencia gravitatoria sobre el astro. Estas observaciones permiten deducir la masa y el tamaño del exoplaneta en cuestión.

Con estos datos se puede calcular la densidad del mundo recién descubierto, y, por tanto, si se trata de un planeta gigante gaseoso, como Júpiter, o un mundo rocoso, como la Tierra. Pero una de las grandes incógnitas que no es posible resolver de manera directa con la tecnología actual es su composición exacta: ¿de qué sustancias están hechos los mundos rocosos de los sistemas extrasolares? ¿Cómo de parecidos son a los de nuestro propio sistema solar?

Sin embargo, usando un método muy indirecto, un estudio de 2019 logró estimar de qué estaban hechos los exoplanetas rocosos de seis sistemas extrasolares. Ese método consistía en analizar sus restos incandescentes después de que chocaran con los cadáveres de sus estrellas.

Enanas blancas

Las estrellas de tamaño medio como el Sol terminan sus vidas convirtiéndose en unos objetos llamados enanas blancas (de los que hemos hablado en otros artículos). En muy resumidas cuentas, este tipo de estrellas se van «hinchando» a medida que agota el hidrógeno de su núcleo y llegan a alcanzar un diámetro centenares de veces superior al original. De esta manera, el gas de las capas externas de la estrella se acaba esparciendo por el espacio y en el centro queda una enana blanca: una bola muy densa, con un diámetro de unas decenas de miles de kilómetros y que está hecha del carbono y oxígeno que se formaron durante el colapso final del núcleo inerte de helio la estrella moribunda.

Sobra decir que cualquier planeta orbite cerca de una de estas estrellas moribundas durante su fase de expansión será «engullido» por la creciente masa de gas. Una vez envuelto por el gas de las capas externas de su estrella, la fricción y la influencia gravitatoria de todo ese material desestabilizarán la órbita del planeta en cuestión y éste se precipitará hacia la enana blanca central. Como resultado, el planeta colisionará con la enana blanca y su material vaporizado se incorporará a la superficie y la atmósfera incandescentes del cadáver estelar.

Pues, bien, los autores del estudio en cuestión analizaron la composición de diferentes estrellas enanas blancas en busca de indicios de planetas desafortunados que hubieran chocado con ellas. Y encontraron seis ejemplos.

Análisis de escombros

Existe una técnica llamada espectrometría que permite deducir de qué está hecha una masa de material incandescente a partir de su luz. El motivo es que cada elemento químico deja una marca muy característica en el color de la luz emitida, así que, descomponiendo la luz de las estrellas, podemos obtener información sobre los elementos que contienen.

Las estrellas enanas blancas están hechas en su mayoría de oxígeno y carbono, pero, en las atmósferas de los seis objetos en los que se centró el estudio, se encontraron trazas de magnesio, silicio, aluminio, calcio y hierro. Dado que, junto con el oxígeno, estos son los elementos principales que componen la fracción rocosa de los planetas rocosos y asteroides, su presencia en esas enanas blancas indicaba que algún cuerpo rocoso había chocado con ellas de manera reciente.

Estudiando la proporción de magnesio, silicio, aluminio, calcio y hierro que se detectó en estas enanas blancas, los autores del estudio pudieron deducir la cantidad de oxígeno que habría acompañado a estos elementos y estimar la composición aproximada de los cuerpos rocosos originales. Y parece que esos planetas extintos estaban hechos de materiales similares a algunos cuerpos celestes rocosos de nuestro sistema solar como Marte, la Tierra, Vesta y los asteroides carbonáceos y ordinarios.

Este descubrimiento refleja la perspicacia que deben tener los astrónomos a la hora de idear métodos que les permitan analizar la composición química de unos objetos que están tan lejos que obtener muestras físicas del material que los compone es imposible con la tecnología actual. Pero, más importante aún, indica que los planetas rocosos de otros sistemas solares no tienen por qué ser muy distintos al nuestro y respalda la idea de que se formaron a través de los mismos mecanismos.

QUE NO TE LA CUELEN:

• De vez en cuando se publican noticias que anuncian que «se ha descubierto un planeta gemelo de la Tierra alrededor de otra estrella». Este tipo de titulares son muy sensacionalistas porque, más allá de su masa, su diámetro y la distancia que lo separa de su estrella, la cantidad información que podemos obtener en la actualidad de un planeta rocoso es muy limitada.

REFERENCIAS (MLA):

• Alexandra E. Doyle et al. “Oxygen fugacities of extrasolar rocks: Evidence for an Earth-like geochemistry of exoplanets”. Science, 366 (6463), 356-359.