Cómo algunos planetas pueden sobrevivir a la muerte de sus estrellas

Brillante estrella azul-blanca en el fondo, planeta con rocas volando en primer plano.

Concepto artístico de un planeta destruido por las fuerzas gravitacionales de su estrella moribunda, que se está convirtiendo en una enana blanca. Sin embargo, algunos planetas podrían escapar de este destino, según un nuevo estudio de la Universidad de Warwick. Imagen víaCfA / Mark A. Garlick.


Cuando una estrella muere, ¿cuál de sus planetas tiene más posibilidades de sobrevivir? Resulta que los mundos rocosos más pequeños y densos serían los más propensos a escapar de un destino aplastante y ardiente. Esta fue la conclusión de un nuevo estudio realizado por astrofísicos de la Universidad de Warwick en el Reino Unido, quienespublicadosus hallazgos en elrevisado por pares Avisos mensuales de la Royal Astronomical Societyel 1 de mayo de 2019.

Los científicos describen su investigación como una 'guía de supervivencia para exoplanetas' que describe cómo les iría a los diferentes tipos de planetas cuando su estrella anfitriona muere y se convierte primero en unagigante rojoy luego unenano blanco, el núcleo caliente y quemado de la estrella que alguna vez estuvo activa. Las estrellas lo suficientemente masivas finalmente explotarían como supernovas, lanzando sus capas exteriores al espacio. Como era de esperar, muchos planetas serían destruidos durante la transición de una estrella ordinaria a una enana blanca, pero algunos podrían escapar de su perdición, dependiendo de varios factores. Según el autor principal del nuevo estudioDimitri Veras:


El documento es uno de los primeros estudios dedicados a investigarefectos de marea[efectos gravitacionales] entre enanas blancas y planetas. Este tipo de modelado tendrá una relevancia cada vez mayor en los próximos años, cuando es probable que se descubran más cuerpos rocosos cerca de las enanas blancas.

Entonces, ¿qué planetas serían los más propensos a ser destruidos?

Anillo de polvo rojo plano alrededor de una estrella enana azul-blanca brillante.

Concepto artístico de un anillo de polvo que rodea a una estrella enana blanca, todo lo que queda de un planeta que ha sido destrozado por las fuerzas de marea (gravitacionales) durante la muerte cataclísmica de la estrella. Imagen a través de la Universidad de Warwick / Mark A. Garlick.

Según los cálculos de estos astrónomos, los planetas más vulnerables serían aquellos que se mueven hacia el 'radio de destrucción' de una estrella, la distancia desde la estrella donde un objeto que se mantiene unido solo por su propia gravedad puede desintegrarse debido afuerzas de marea. Las fuerzas de marea son fuerzas gravitacionales; estiran un cuerpo hacia y desde el centro de masa de otro cuerpo. Extiende un planeta lo suficiente y el mundo entero se desintegrará. Los planetas en órbita alrededor de una estrella estarían sujetos a cambios en las fuerzas de las mareas a medida que la estrella colapsa a la etapa de enana blanca y finalmente se convierte en una reliquia extremadamente densa de su antiguo yo. Esas fuerzas también podrían mover los planetas a órbitas completamente nuevas, y algunos se acercarán más a la estrella, pero otros se empujarán hacia afuera.




Los planetas más masivos tienen una mayor probabilidad de ser destruidos que los menos masivos, encontraron estos astrónomos. Sin embargo, para los planetas más pequeños, un factor clave parece serviscosidad: la facilidad o resistencia a fluir en la composición corporal de un planeta. Encelado, la luna de Saturno, con su océano subsuperficial y su corteza de hielo exterior, es un ejemplo de un cuerpo más pequeño de baja viscosidad. El nuevo estudio muestra que incluso los planetas del tamaño de la Tierra y de baja viscosidad podrían ser absorbidos fácilmente por la estrella moribunda.

Las exo-Tierras de alta viscosidad, con núcleos densos, son una historia diferente. Tendrían más posibilidades de sobrevivir, ya que serían tragados por la estrella solo si residen a distancias dentro del doble de la separación entre el centro de la enana blanca y su radio de destrucción. Pero ese tipo de planetas es más difícil de calcular el potencial de supervivencia. Como explicó Veras:

Nuestro estudio, aunque sofisticado en varios aspectos, solo trata los planetas rocosos homogéneos que son consistentes en su estructura en todo momento. Un planeta de múltiples capas, como la Tierra, sería mucho más complicado de calcular, pero también estamos investigando la viabilidad de hacerlo.

Pequeño planeta, gran anillo de polvo orbitando una pequeña estrella blanca.

El nuevo estudio muestra que los exoplanetas pequeños, rocosos y densos serían los más propensos a sobrevivir a la muerte de su estrella. Imagen víaNASA / ESA / Z. Tasa (STScI).


Entonces, la masa de un planeta y su distancia a la estrella son factores cruciales para que pueda sobrevivir a la transición violenta de una estrella a una enana blanca. Pero siempre hay una distancia segura también. En términos generales, un planeta denso, rocoso y homogéneo que reside en una ubicación de la enana blanca que está a más de aproximadamente un tercio de la distancia entre Mercurio y el sol tiene la garantía de evitar ser tragado por las fuerzas de las mareas cuando la estrella colapsa.

Saber qué tipo de planetas podrían sobrevivir y sus ubicaciones probables puede ayudar a los astrónomos a buscar planetas que aún existan alrededor de estrellas enanas blancas. Como dijo Veras:

Nuestro estudio lleva a los astrónomos a buscar planetas rocosos cerca, pero justo fuera, del radio de destrucción de la enana blanca. Hasta ahora, las observaciones se han centrado en esta región interior, pero nuestro estudio demuestra que los planetas rocosos pueden sobrevivir a las interacciones de las mareas con la enana blanca de una manera que empuja a los planetas ligeramente hacia afuera.

Curiosamente, los primeros exoplanetas descubiertos se encontraron orbitando unapulsar, un tipo aún más extremo de estrella muerta llamadaestrella neutrón(el núcleo colapsado de una estrella que experimentó una explosión de supernova). Se encontraron tres exoplanetas orbitando el púlsarPSR B1257 + 12(anteriormente llamado PSR 1257 + 12), en 1992 y 1994, y fueron nombrados PSR 1257 + 12 A, B y C. Los astrónomos se sorprendieron, ya que en ese momento solo se pensaba que las estrellas de la secuencia principal podían albergar planetas.


Círculo blanco brillante que representa a Sirio B junto a la Tierra, ambos casi del mismo tamaño.

Comparación de tamaño entre la Tierra y la conocida estrella enana blancaSirio B. ¡Aunque es tan pequeña, su masa es el 98 por ciento de la de nuestro sol! Imagen víaESA/NASA.

PSR B1257 + 12 es una especie de estrella de neutrones, con un período de rotación de 6.22 milisegundos (9.650 rpm). Tiene una masa estimada de1,4 millonesLa Tierra, pero es muy pequeña, de solo seis millas (10 km) de ancho. Se formó cuando una enana blanca se transformó en una estrella de neutrones que giraba rápidamente durante el proceso de fusión de dos enanas blancas. Sin embargo, los planetas pulsar parecen ser mucho más raros que los planetas enanos blancos, con solo cuatro confirmados hasta ahora.

Encontrar y estudiar más exoplanetas que aún orbitan estrellas enanas blancas también ayudará a los científicos a comprender mejor lo que probablemente le sucederá a la Tierra dentro de miles de millones de años, cuando nuestro propio sol llegue al final de su vida y se transforme en una enana blanca. Otro relacionadoestudio reciente, también de la Universidad de Warwick, proporcionó la primera evidencia de que las estrellas enanas blancas eventualmentecristalizar, convirtiéndose en enanas blancas cristalinas. Esto incluye nuestro propio sol después de que se convierta en una enana blanca, dentro de unos 10 mil millones de años.

En pocas palabras: los científicos ahora tienen una mejor idea de qué tipo de planetas tienen más probabilidades de sobrevivir a la muerte de su estrella anfitriona, ya que se condensa en una enana blanca. Todo se reduce principalmente a la masa y la distancia, y el nuevo estudio también proporciona pistas sobre qué tipo de destino le espera a nuestra propia Tierra después de que nuestro propio sol muera.

Fuente: Relajación orbital y excitación de planetas que interactúan en forma de marea con enanas blancas.

A través de la Universidad de Warwick