¿Cómo morirá el Sistema Solar?

Hemos visto un planeta sobreviviendo a su estrella moribunda. Dimitri Veras, del grupo de investigación de Astrofísica de la Universidad de Warwick, explica lo que nos dice sobre el fin de nuestro Sistema Solar.

¿Cómo morirá el Sistema Solar? Es una pregunta muy importante sobre la que los investigadores han especulado mucho, utilizando nuestro conocimiento de la física para crear modelos teóricos complejos. Sabemos que el Sol eventualmente se convertirá en una «enana blanca«, un remanente estelar quemado cuya tenue luz se desvanece gradualmente en la oscuridad. Esta transformación implicará un proceso violento que destruirá un número desconocido de sus planetas.

Entonces, ¿qué planetas sobrevivirán a la muerte del Sol? Una forma de buscar la respuesta es observar el destino de otros sistemas planetarios similares. Sin embargo, esto ha resultado difícil. La débil radiación de las enanas blancas dificulta la detección de exoplanetas (planetas alrededor de estrellas que no sean nuestro Sol) que hayan sobrevivido a esta transformación estelar: están literalmente en la oscuridad.

De hecho, de los más de 4500 exoplanetas que se conocen actualmente, solo unos pocos se han encontrado alrededor de enanas blancas, y la ubicación de estos planetas sugiere que llegaron allí después de la muerte de la estrella.

Esta falta de datos pinta una imagen incompleta de nuestro propio destino planetario. Afortunadamente, ahora estamos llenando los vacíos. En nuestro nuevo artículo, publicado en Nature, informamos el descubrimiento del primer exoplaneta conocido que sobrevivió a la muerte de su estrella sin que su órbita fuera alterada por otros planetas que se movían, dando vueltas a una distancia comparable a la que existe entre el Sol y los planetas del Sistema Solar.

Un planeta similar a Júpiter

Este nuevo exoplaneta, que descubrimos con el Observatorio Keck en Hawái, es particularmente similar a Júpiter tanto en masa como en separación orbital, y nos brinda una instantánea crucial de los supervivientes planetarios alrededor de estrellas moribundas. La transformación de una estrella en una enana blanca implica una fase violenta en la que se convierte en una «gigante roja» hinchada, también conocida como una estrella de la «rama gigante«, cientos de veces más grande que antes. Creemos que este exoplaneta sobrevivió por poco: si inicialmente estaba más cerca de su estrella madre, habría sido engullido por la expansión de la estrella.

Cuando el Sol finalmente se convierta en una gigante roja, su radio alcanzará la órbita actual de la Tierra. Eso significa que el Sol (probablemente) engullirá a Mercurio y Venus, y posiblemente a la Tierra, pero no estamos seguros.

Se esperaba que Júpiter y sus lunas sobrevivieran, aunque anteriormente no lo sabíamos con certeza. Pero con nuestro descubrimiento de este nuevo exoplaneta, ahora podemos estar más seguros de que Júpiter realmente lo logrará. Además, el margen de error en la posición de este exoplaneta podría significar que está casi la mitad de cerca de la enana blanca que Júpiter está actualmente del Sol. Si es así, esa es una evidencia adicional para suponer que Júpiter y Marte lo lograrán.

Entonces, ¿podría alguna vida sobrevivir a esta transformación? Una enana blanca podría impulsar la vida en lunas o planetas que terminan estando muy cerca de ella (alrededor de una décima parte de la distancia entre el Sol y Mercurio) durante los primeros miles de millones de años. Después de eso, no habría suficiente radiación para sustentar nada.

Asteroides y enanas blancas

Aunque los planetas que orbitan alrededor de enanas blancas han sido difíciles de encontrar, lo que ha sido mucho más fácil de detectar son los asteroides que se rompen cerca de la superficie de la enana blanca. Para que los exoasteroides se acerquen tanto a una enana blanca, necesitan que los exoplanetas sobrevivientes les impartan suficiente impulso. Por lo tanto, durante mucho tiempo se ha asumido que los exoasteroides son evidencia de que los exoplanetas también están allí.

Nuestro descubrimiento finalmente proporciona la confirmación de esto. Aunque en el sistema que se analiza en el documento, la tecnología actual no nos permite ver ningún exoasteroide, al menos ahora podemos armar diferentes partes del rompecabezas del destino planetario al fusionar la evidencia de diferentes sistemas de enanas blancas.

El vínculo entre exoasteroides y exoplanetas también se aplica a nuestro propio Sistema Solar. Es probable que los objetos individuales en el Cinturón Principal de Asteroides y el Cinturón de Kuiper (un disco en el Sistema Solar exterior) sobrevivan a la desaparición del Sol, pero algunos serán movidos por gravedad por uno de los planetas sobrevivientes hacia la superficie de la enana blanca.

Futuras perspectivas de descubrimiento

El nuevo exoplaneta que orbita una enana blanca se encontró con lo que se conoce como el método de detección de microlente. Esto analiza cómo la luz se dobla debido a un fuerte campo gravitacional, lo que sucede cuando una estrella se alinea momentáneamente con una estrella más distante, cuando se ve desde la Tierra.

La gravedad de la estrella de primer plano magnifica la luz de la estrella detrás de ella. Cualquier planeta que orbite alrededor de la estrella en primer plano doblará y distorsionará esta luz ampliada, que es la forma en que podemos detectarlos. La enana blanca que investigamos está a una cuarta parte del camino hacia el centro de la galaxia de la Vía Láctea, o a unos 6500 años luz de nuestro Sistema Solar, y la estrella más distante está en el centro de la galaxia.

Una característica clave de la técnica de microlente es que es sensible a los planetas que orbitan estrellas a la distancia Júpiter-Sol. Los otros planetas conocidos que orbitan enanas blancas se han encontrado con diferentes técnicas que son sensibles a diferentes separaciones estrella-planeta. Dos ejemplos se relacionan con planetas que han sobrevivido a la transformación de una estrella en una enana blanca y han terminado más cerca de ella que antes. Uno fue encontrado por fotometría de tránsito -un método para detectar planetas cuando pasan frente a una enana blanca, lo que crea una depresión en la luz que recibe la Tierra- y el otro fue descubierto a través de la detección de la atmósfera en evaporación del planeta.

También se prevé que otra técnica de detección, la astrometría, que mide con precisión el movimiento de las enanas blancas en el cielo, arroje resultados. En unos pocos años, se espera que la astrometría de la misión Gaia encuentre alrededor de una docena de planetas que orbitan alrededor de enanas blancas. Quizás estos podrían ofrecer una mejor evidencia de cómo morirá exactamente el Sistema Solar.

Esta variedad de técnicas de descubrimiento es un buen augurio para posibles detecciones futuras, que pueden ofrecer una mayor comprensión del destino de nuestro propio planeta. Pero por ahora, el exoplaneta similar a Júpiter recién descubierto ofrece la visión más clara de nuestro futuro. 

Fuente: Universidad de Warwick.

Artículo original: How will the Solar System die?‘ October 14, 2021.

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Sobre las Gigantes Rojas y su Tamaño: el caso de π1 Gruis.

¿Cómo es la superficie de una estrella Gigante Roja?

Utilizando el Very Large Telescope de ESO, un equipo de astrónomos ha observado, por primera vez de forma directa, los patrones de granulación en la superficie de una estrella fuera del Sistema Solar: la envejecida estrella gigante roja π1 Gruis. Esta nueva imagen, obtenida por el instrumento PIONIER, revela las células convectivas que conforman la superficie de esta enorme estrella, que tiene 350 veces el diámetro del Sol. Cada célula cubre más de un cuarto del diámetro de la estrella y tiene un tamaño de cerca de 120 millones de kilómetros. 

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Sobre el tamaño de Betelgeuse en relación al Sistema Solar

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Crédito:
ESO / L. Calçada.

Descubriendo exoplanetas utilizando el efecto de microlente

WFIRST realizará observaciones de microlente en la dirección del centro de la galaxia de la Vía Láctea.  La mayor densidad de estrellas producirá más detecciones de exoplanetas. 
Ampliar imagenVer video.
Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA / Laboratorio CI.

Hasta la fecha, los astrónomos han encontrado la mayoría de los planetas cuando pasan frente a su estrella anfitriona en eventos llamados tránsitos, que atenúan temporalmente la luz de la estrella. Los datos de WFIRST también pueden detectar tránsitos, pero la misión observará principalmente el efecto contrario: pequeñas oleadas de resplandor producidas por un fenómeno de doblez de la luz llamado microlente. Estos eventos son mucho menos comunes que los tránsitos porque dependen de la alineación casual de dos estrellas muy separadas y no relacionadas que se desplazan por el espacio.

La publicación a continuación lo desarrolla y contiene una selección de recursos sobre el tema:

El Catálogo de Enanas Blancas realizado con datos de GAIA

Vista de todo el cielo que muestra la posición y el brillo de unas 230 000 enanas blancas descubiertas con el satélite Gaia de la ESA(16 de Mayo, 2019). Las enanas blancas son los remanentes que quedan cuando las estrellas de tamaño mediano como nuestro Sol llegan al final de sus vidas.
Créditos: ESA / Gaia / DPAC.

Antes de la segunda publicación de datos de Gaia, que se hizo pública en 2018, solo se habían descubierto unas 30000 enanas blancas. Utilizando datos de Gaia, se han detectado 486 641 candidatas a enanas blancas, de las cuales 260 000 son candidatas de alta confianza, como se informa en un catálogo compilado por Nicola Pietro Gentile Fusillo y colaboradores. Descubrir más de estos misteriosos objetos nos permite obtener un mejor conocimiento de sus propiedades, mejorando nuestra comprensión de cómo encajan en la imagen general de la evolución estelar.

Haga clic aquí para ver un video que muestra los movimientos de estas enanas blancas.

Más información: Arrojando luz sobre las enanas blancas: el futuro de estrellas como nuestro Sol.

Reconocimiento: Gaia Sky ; S. Jordan / T. Sagristà, Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Alemania.

Curiosidades

Una forma distinta de medir la masa de una Enana Blanca

Esta animación en lapsos de tiempo, realizada a partir de ocho imágenes del telescopio espacial Hubble, muestra el movimiento aparente de la estrella enana blanca Stein 2051 B que pasa por delante de una estrella distante. Las observaciones fueron tomadas entre el 1 de Oct. de 2013, y 14 Oct. de 2015. Crédito: NASA , ESA , y K. Sahu ( STScI ).  Publicado el 7 de Junio, ​​2.017.

Los astrónomos han utilizado la visión aguda del telescopio espacial Hubble de la NASA para repetir una prueba centenaria de la Teoría General de la Relatividad de Einstein. El equipo del Hubble midió la masa de una enana blanca, el remanente “quemado” de una estrella normal, al ver cuánto se desvía la luz de una estrella de fondo.

Esta observación representa la primera vez que el Hubble ha presenciado este tipo de efecto creado por una estrella. Los datos proporcionan una estimación sólida de la masa  de la enana blanca y un entendimiento de las teorías de la estructura y composición de las estrellas agotadas. La publicación siguiente lo expone.

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