El Estudio del destino de los sistemas planetarios en estrellas muertas revela vaiosa información sobre la naturaleza de los exoplanetas y qué le va a aocurrir a la Tierra cuando el Sol se extinga.
Con la ayuda de algunos de los telescopios más grandes en el mundo, incluidos los telescopios Gemini, la astrónoma de NOIRLab Siyi Xu busca los vestigios de planetas alrededor de enanas blancas, para comprender que hay implicado en la construcción de exoplanetas terrestres, y qué podría ocurrirle en a los planetas en nuestro Sistema Solar.
Mientras trabajaba como astrónoma asociada en el Telescopio de Gemini Norte de NOIRLab, Siyi Xu también es una de las investigadoras líderes en el estudio de lo que ocurre en sistemas planetarios de estrellas similares al Sol que evolucionan a enanas blancas.
Nacida en lo que ella describe como la “hermosa ciudad” de Kunshan en China, Xu obtuvo su Doctorado en astronomía en la Universidad de California, Los Angeles, y ha estado trabajando en Gemini desde 2017. Sin embargo, su trabajo en enanas blancas, que fue recientemente resumido en un artículo suyo y de Amy Bonsor de la Universidad de Cambridge, lo que realmente ha capturado la atención del público.
En 2016, Xu y su entonces supervisor de doctorado Michael Jura, encabezaron una investigación que descubrió la desintegración de un asteroide orbitando una enana blanca. La enorme gravedad de la enana blanca creaba fuerzas de marea que desintegraron el asteroide, esparciendo elementos pesados sobre la superficie de la enana blanca. Luego, en 2019, Xu estuvo a la vanguardia del descubrimiento del primer exoplaneta en tránsito alrededor de una enana blanca, un descubrimiento que fue confirmado por el Espectrógrafo en Infrarrojo Cercano de Gemini (GNIRS) en Gemini Norte.
¿Por qué son tan importantes las enanas blancas y sus sistemas planetarios (o lo que queda de ellos) tan
“Es muy difícil medir la composición de planetas alrededor de estrellas normales”, explica Xu, ya que todo lo que podemos ver es la cumbre de sus nubes o las superficies. Los científicos pueden determinar su composición general —es decir, si son gaseosos, sólidos o parcialmente líquidos — a partir de la densidad de un planeta, pero determinar la abundancia de distintos elementos y las moléculas al interior de estos planetas es imposible si no los abres.
Afortunadamente, las enanas blancas nos pueden ayudar a dar una mirada al interior de estos planetas. Al final de sus vidas, las estrellas con masas diez veces menores que la masa de nuestro Sol quedarán sin combustible para las reacciones de fusión en su núcleo y sus capas externas se inflarán para formar lo que se conoce como nebulosas planetarias. Al final, sólo queda un núcleo inerte del tamaño de la Tierra y muy caliente al que llamamos enana blanca, el cual puede tener una masa de hasta 1,4 veces la masa de nuestro Sol.
Esta evolución final de las estrellas como el Sol provoca el quiebre de las órbitas de planetas, asteroides y cometas que sobrevivieron a este proceso evolutivo, y que finalmente caigan hacia la enana blanca o que choquen entre ellos. Si se aproximan demasiado a la compacta enana blanca, entonces las fuerzas de marea pueden destruirlos, como le ocurrió al asteroide que Xu descubrió, destrozándolos de modo tal que el material encerrado en las profundidades del planeta queda expuesto al espacio y cae sobre la superficie de la enana blanca. Al medir los espectros de las enanas blancas, que deberían revelar solo carbono y oxígeno (a veces con neón y magnesio), los astrónomos pueden detectar cualquier elemento adicional que haya contaminado la superficie de la enana blanca.
“Podemos medir directamente la composición química de los planetas, porque fueron destrozados por la enana blanca“, dice Xu. “He estado observando las composiciones elementales de material exoplanetario alrededor de las enanas blancas y parecen ser bastante similares a los materiales rocosos del Sistema Solar: oxígeno, hierro, silicato y magnesio. ¡No hemos encontrado ningún elemento exótico como el criptón!“
Este conocimiento les dice a los astrónomos que los exoplanetas están hechos de los mismos materiales básicos que los planetas de nuestro Sistema Solar. Sin embargo, si bien los elementos son los mismos, los tipos de roca con los que se construyeron estos planetas no lo son.
