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DTR
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9/17/2020
/
En
esta ilustración, WD 1856 b, un potencial planeta del tamaño de
Júpiter, orbita su tenue estrella enana blanca cada día y medio.
Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.
Con datos del satélite TESS de la
NASA, el retirado telescopio espacial Spitzer y el Gran Telescopio
Canarias (GTC), un equipo internacional de astrónomos, en el que
participa el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha detectado lo
que podría ser el primer planeta intacto que se encuentra en órbita
cerca de una enana blanca, el denso resto de una estrella similar al Sol
y solo un 40% más grande que la Tierra. El hallazgo se publica hoy en
la revista Nature.
El objeto del tamaño de Júpiter, llamado WD 1856 b,
es aproximadamente siete veces más grande que la enana blanca, llamada
WD 1856 + 534. El planeta orbita entorno a la enana blanca cada 34
horas, más de 60 veces más rápido que Mercurio alrededor de nuestro Sol.
- “De alguna manera, WD 1856 b se acercó mucho a su enana blanca y logró mantenerse de una sola pieza”, señala Andrew Vanderburg,
profesor asistente de Astronomía en la Universidad de Wisconsin-Madison
y autor principal del artículo. “El proceso de creación de la enana
blanca destruye los planetas cercanos, y cualquier cosa que luego se
acerque demasiado suele ser destrozada por la inmensa gravedad de la
estrella. Todavía tenemos muchas preguntas sobre cómo WD 1856 b llegó a
su ubicación actual sin encontrarse con uno de esos destinos”, añade.
TESS detectó WD 1856 b a unos 80 años luz de
distancia en la constelación de Draco. Orbita a una enana blanca fría y
tranquila que tiene aproximadamente 18.000 km de diámetro, puede tener
hasta diez mil millones de años y es un miembro distante de un sistema
de estrellas triples.
Cuando una estrella similar al Sol se queda sin
combustible, se hincha hasta cientos o miles de veces su tamaño
original, formando una estrella gigante roja más fría. Posteriormente,
expulsa sus capas externas de gas, perdiendo hasta el 80% de su masa, y
el núcleo caliente restante se convierte en una enana blanca. “Cualquier
objeto cercano es engullido e incinerado durante este proceso, que en
este sistema habría incluido WD 1856 b en su órbita actual. Por ello,
los astrofísicos estiman que el posible planeta debe haberse originado
al menos 50 veces más lejos de su ubicación actual”, indica Felipe Murgas, investigador del IAC y coautor del artículo.
- “Sabemos desde hace mucho tiempo que después del
nacimiento de las enanas blancas, pequeños objetos distantes, como
asteroides y cometas, pueden dispersarse hacia estas estrellas. Por lo
general, son separados por la fuerte gravedad de la enana blanca y se
convierten en un disco de escombros”, explica Siyi Xu,
astrónomo asistente del Observatorio Gemini en Hilo, Hawái. “Por eso
estaba tan emocionado cuando Andrew me habló de este sistema. Hemos
visto indicios de que los planetas también podrían dispersarse hacia
adentro, pero esta parece ser la primera vez que vemos un planeta que
hizo todo el viaje intacto”.
El equipo sugiere varios escenarios que podrían haber
empujado a WD 1856 b hacia un camino elíptico alrededor de la enana
blanca. Esta trayectoria se habría vuelto más circular con el tiempo a
medida que la gravedad de la estrella estiraba el objeto, creando
enormes mareas que disipaban su energía orbital.
- “El caso más probable involucra a varios otros cuerpos
del tamaño de Júpiter cercanos a la órbita original de WD 1856 b,”
explica Enric Pallé, investigador del IAC y también
coautor del artículo. “Otros posibles escenarios contemplan el tirón
gravitacional gradual de las otras dos estrellas del sistema, las enanas
rojas G229-20 A y B, durante miles de millones de años y un sobrevuelo
de una estrella rebelde que perturba el sistema. Pero estas y otras
explicaciones son menos probables porque requieren condiciones muy
específicas para lograr los mismos efectos que los posibles planetas
gigantes compañeros”.
Los objetos del tamaño de Júpiter ocupan una gran
variedad de masas, desde planetas solo unas pocas veces más masivos que
la Tierra hasta estrellas de baja masa miles de veces la masa de la
Tierra. Otras son enanas marrones, que se encuentran a medio camino
entre planeta y estrella. Por lo general, los científicos recurren a las
observaciones de la velocidad radial para medir la masa de un objeto,
lo que puede indicar su composición y naturaleza. Este método funciona
al estudiar cómo un objeto en órbita tira de su estrella y altera el
color de su luz. Pero, en este caso, la enana blanca es tan vieja que su
luz se ha vuelto demasiado débil y sin rasgos distintivos para que los
científicos detecten cambios notables.
Para solventar esta dificultad, el equipo observó el
sistema en infrarrojo utilizando Spitzer, solo unos meses antes de que
el telescopio fuera desmantelado. Una enana marrón o una estrella de
baja masa emitiría su propio brillo infrarrojo. Esto significa que
Spitzer registraría un tránsito más brillante que si el objeto fuera un
planeta que bloqueara toda la luz. Cuando los investigadores compararon
los datos de Spitzer con las observaciones de tránsito de luz visible
tomadas con el Gran Telescopio Canarias, instalado en el Observatorio
del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma), no vieron diferencias
perceptibles. Eso, combinado con la edad de la estrella y otra
información sobre el sistema, los llevó a concluir que WD 1856 b es muy
probablemente un planeta con no más de 14 veces la masa de Júpiter. Las
investigaciones y observaciones futuras pueden confirmar esta
conclusión.
- “Debido a que la enana blanca emite poca luz y el
tránsito tiene una duración cercana a los 8 minutos, obtener datos de un
tránsito que permitiera medir con gran precisión la profundidad de éste
era un desafío para muchos instrumentos actuales. Afortunadamente GTC y
su equipo pudieron realizar dicha medida siendo crucial en este
descubrimiento”, señala Hannu Parviainen, investigador
del IAC y coautor del artículo. Pero no solo se utilizaron grandes
telescopios en este trabajo, también el instrumento del proyecto
Japonés-Español MuSCAT2 montado en el Telescopio Carlos Sánchez (1.52 m)
del Observatorio del Teide, ayudó a establecer límites en la
profundidad del tránsito en diferentes longitudes de onda.
Encontrar un mundo posible que orbita cerca de una enana
blanca ha llevado a los investigadores a considerar las implicaciones
para estudiar las atmósferas de pequeños mundos rocosos en situaciones
similares. Esto es porque el minúsculo tamaño de la enana blanca
facilita la caracterización de la atmósfera del planeta. Por ejemplo,
supongamos que un planeta del tamaño de la Tierra se encuentra en el
rango de distancias orbitales alrededor de WD 1856 donde podría existir
agua en su superficie. Los astrofísicos calculan que el próximo
Telescopio Espacial James Webb de la NASA podría detectar agua y dióxido
de carbono en estos hipotéticos mundos observando solo cinco tránsitos.
Actualmente no hay evidencia que sugiera que hay otros
mundos en el sistema, pero es posible que existan planetas adicionales y
que aún no se hayan detectado. Pueden tener órbitas que excedan el
tiempo que TESS observa un sector o estar inclinadas de tal manera que
no se produzcan tránsitos. La enana blanca también es tan pequeña que la
posibilidad de atrapar tránsitos de planetas más lejanos en el sistema
es muy baja.
Artículo: Andrew Vanderburg, et al. “A giant planet candidate transiting a white dwarf”, Nature, 2020. DOI: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2713-y
Material complementario:
- Artículo de la NASA (en inglés): https://www.nasa.gov/press-release/nasa-missions-spy-first-possible-sur…
- Vídeo de Youtube de la NASA (en inglés): https://youtu.be/fDhG0ppvQ2g
IAC
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