Astrónomos son testigos de cómo una estrella devora un planeta         

Por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía.

03 de mayo de 2023.

Los astrónomos que utilizan el telescopio Gemini Sur en Chile, operado por NOIRLab de NSF, han observado la primera evidencia convincente de una estrella moribunda similar al Sol que engulle un exoplaneta. La "pistola humeante" de este evento se vio en un estallido largo y de baja energía de la estrella, la firma reveladora de un planeta rozando la superficie de una estrella. Este proceso nunca antes visto puede anunciar el destino final de la Tierra cuando nuestro Sol se acerque al final de su vida en unos cinco mil millones de años. Crédito: Observatorio Internacional Gemini/NOIRLab/NSF/AURA/M. Ajo/M. Zamani.

Al estudiar innumerables estrellas en varias etapas de su evolución, los astrónomos han podido reconstruir la comprensión del ciclo de vida de las estrellas y cómo interactúan con los sistemas planetarios que las rodean a medida que envejecen. Esta investigación confirma que cuando una estrella similar al Sol se acerca al final de su vida, se expande entre 100 y 1.000 veces su tamaño original, y eventualmente engulle los planetas internos del sistema. Se estima que tales eventos ocurren solo unas pocas veces al año en toda la Vía Láctea. Aunque las observaciones anteriores han confirmado las consecuencias de los engullimientos planetarios, los astrónomos nunca han captado uno en el acto, hasta ahora.

Con el poder del Gemini South Adaptive Optics Imager (GSAOI) en Gemini South, la mitad del Observatorio Internacional Gemini, operado por NOIRLab de NSF, los astrónomos han observado la primera evidencia directa de una estrella moribunda que se expande para engullir uno de sus planetas. La evidencia de este evento se encontró en un estallido revelador "largo y de baja energía" de una estrella en la Vía Láctea a unos 13.000 años luz de la Tierra. Este evento, la devoración de un planeta por una estrella hinchada, probablemente presagia el destino final de Mercurio, Venus y la Tierra cuando nuestro Sol comience su agonía en unos cinco mil millones de años.

"Estas observaciones brindan una nueva perspectiva para encontrar y estudiar los miles de millones de estrellas en nuestra Vía Láctea que ya han consumido sus planetas", dice Ryan Lau, astrónomo de NOIRLab y coautor de este estudio, que se publica en la revista Nature.

Durante la mayor parte de su vida, una estrella similar al Sol fusiona hidrógeno en helio en su núcleo denso y caliente, lo que le permite a la estrella empujar contra el peso aplastante de sus capas exteriores. Cuando se agota el hidrógeno en el núcleo, la estrella comienza a fusionar helio en carbono, y la fusión de hidrógeno migra a las capas exteriores de la estrella, lo que hace que se expandan y transformen la estrella similar al Sol en una gigante roja.

Sin embargo, tal transformación es una mala noticia para cualquier planeta del sistema interno. Cuando la superficie de la estrella finalmente se expanda para engullir a uno de sus planetas, su interacción desencadenaría un estallido espectacular de energía y material. Este proceso también frenaría la velocidad orbital del planeta, haciendo que se sumerja en la estrella.

Los primeros indicios de este evento fueron descubiertos por imágenes ópticas de la instalación transitoria de Zwicky. La cobertura infrarroja de archivo del Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer (NEOWISE) de la NASA, que es capaz de observar entornos polvorientos en busca de estallidos y otros eventos transitorios, luego confirmó el evento de inmersión, llamado ZTF SLRN-2020. "El reanálisis personalizado de nuestro equipo de mapas infrarrojos de todo el cielo de NEOWISE ejemplifica el gran potencial de descubrimiento de los conjuntos de datos de encuestas de archivo", dijo el astrónomo de NOIRLab Aaron Meisner, otro coautor del artículo.

Distinguir un estallido de inmersión planetaria de otros tipos de estallidos, como eventos de tipo llamarada solar y eyecciones de masa coronal, es difícil y requiere observaciones de alta resolución para identificar la ubicación de un estallido y mediciones a largo plazo de su brillo sin contaminación de estrellas cercanas.

Gemini South proporcionó estos datos esenciales gracias a sus capacidades de óptica adaptativa.

"Gemini South continúa expandiendo nuestra comprensión del Universo y estas nuevas observaciones respaldan las predicciones para el futuro de nuestro planeta", dijo el director del programa del Observatorio Gemini de la NSF, Martin Still. "Este descubrimiento es un maravilloso ejemplo de las hazañas que podemos lograr cuando combinamos operaciones de telescopio de clase mundial y colaboración científica de vanguardia".

"Con estos nuevos y revolucionarios estudios ópticos e infrarrojos, ahora somos testigos de que tales eventos suceden en tiempo real en nuestra propia Vía Láctea, un testimonio de nuestro futuro casi seguro como planeta", dijo Kishalay De, astrónomo del Instituto de Tecnología de Massachusetts y autor principal del artículo.

El estallido de la inmersión duró aproximadamente 100 días y las características de su curva de luz, así como el material expulsado, dieron a los astrónomos una idea de la masa de la estrella y la de su planeta sumergido. El material expulsado consistió en unas 33 masas terrestres de hidrógeno y unas 0,33 masas terrestres de polvo. "Eso es más material de formación de estrellas y planetas que se recicla, o expulsa, en el medio interestelar gracias a que la estrella se come el planeta", dijo Lau. A partir de este análisis, el equipo estimó que la estrella progenitora tiene entre 0,8 y 1,5 veces la masa de nuestro Sol y que el planeta sumergido tenía entre 1 y 10 veces la masa de Júpiter.

Ahora que las firmas de un hundimiento planetario han sido identificadas por primera vez, los astrónomos han mejorado las métricas que pueden usar para buscar eventos similares que ocurran en otras partes del cosmos. Esto será especialmente importante cuando el Observatorio Vera C. Rubin entre en funcionamiento en 2025. Por ejemplo, los efectos observados de la contaminación química en la estrella remanente cuando se ven en otros lugares pueden indicar que se ha producido un engullimiento. La interpretación de este evento también proporciona evidencia de un eslabón perdido en nuestra comprensión de la evolución y el destino final de los sistemas planetarios, incluido el nuestro.

"Creo que hay algo bastante notable en estos resultados que habla de la fugacidad de nuestra existencia", dice Lau. "Después de los miles de millones de años que abarcan la vida útil de nuestro Sistema Solar, nuestras propias etapas finales probablemente concluirán en un destello final que dura solo unos pocos meses".

Fuente:

https://phys.org/news/2023-05-astronomers-witness-star-devouring-planet.html