Una estrella muerta distante muestra un destello de nuestro futuro y de lo que podría ocurrir con la Tierra y el Sistema Solar

Interpretación artística del planeta similar a Júpiter y su estrella enana blanca. Imagen: Observatorio WM Keck / Adam Makarenko

¿Qué pasará con los planetas cuando el Sol finalmente muera? Un reciente descubrimiento nos muestra el eventual futuro de nuestro planeta.




La edad de oro del descubrimiento de planetas alrededor de otras estrellas (conocidas como exoplanetas) comenzó en 1995. Desde los primeros descubrimientos, se han encontrado más de 4.500 mundos, la mayoría de ellos orbitando estrellas ordinarias como nuestro Sol.

El Sol tiene unos 4.600 millones de años y la Tierra y todos los demás planetas se formaron aproximadamente al mismo tiempo. Pero, ¿qué pasará con los planetas dentro de otros 5 mil millones de años, cuando el Sol finalmente muera?

En un nuevo estudio publicado en Nature, mostramos un destello del posible futuro de nuestro Sistema Solar, cuando el Sol quema todo su combustible de hidrógeno y se convierte en una estrella muerta llamada enana blanca.

Recreación artística del sistema binario Sirio, que muestra a una estrella enana blanca.

Este posible futuro está representado en la forma de una enana blanca a miles de años luz de distancia, que alberga un planeta gigante gaseoso en una órbita similar a Júpiter, entre 2,5 y 6 veces más lejos de su estrella que la Tierra del Sol.

Magnificando la gravedad

El viaje hacia este descubrimiento comenzó en 2010, cuando la enana blanca y su compañero parecido a Júpiter se alinearon perfectamente con una estrella mucho más distante en los densos campos de estrellas en el centro de la Vía Láctea.

La gravedad de la enana blanca y su compañera actuó como una lupa, doblando la luz de la estrella distante y haciéndola parecer más brillante para los observadores aquí en la Tierra. Este efecto, conocido como “microlente gravitacional”, fue predicho por Einstein en 1936.

Si bien la estrella de fondo se amplió, la pequeña escala de este evento fortuito significó que no pudimos distinguir entre la estrella en primer plano y la estrella en el fondo, y mucho menos el planeta.

Pero los detalles sobre cómo cambia la ampliación de la estrella de fondo con el tiempo pueden usarse para revelar las propiedades de la estrella más cercana y su planeta. Entonces, un equipo internacional de astrónomos dirigido por investigadores de la Universidad de Tasmania y del Centro de vuelo espacial Goddard de la Nasa se dirigió a Hawai para usar uno de los telescopios más grandes del mundo para una mejor visión.

El telescopio Keck-II sobre el volcán inactivo Mauna Kea tiene un conjunto de espejos hexagonales entrelazados de 10 metros y “óptica adaptativa guiada por láser” para filtrar el “parpadeo” causado por los cambios en la atmósfera. Lo usamos para obtener imágenes de muy alta resolución tanto de la estrella de fondo como de la de primer plano.

Los telescopios gemelos Keck en Mauna Kea, Hawai.

Sin embargo, para nuestra sorpresa, no pudimos ver la estrella en primer plano. Las predicciones del evento de aumento original en 2010 indicaron que esta estrella, que pesa aproximadamente la mitad que el Sol, debería ser visible. Pero no pudimos detectarlo.

Después de algunos años tratando con nuestros datos para asegurarnos de que no estábamos cometiendo un error, nos dimos cuenta de que no podíamos ver la estrella porque es una enana blanca, que en este caso era demasiado débil para detectarla.

Estrellas muertas

Las enanas blancas son restos del tamaño de la Tierra de estrellas ordinarias como nuestro Sol. Aproximadamente el 95% de las estrellas de la Vía Láctea se convertirán eventualmente en enanas blancas.

En aproximadamente 5 mil millones de años, cuando el Sol se queme a través de todo su combustible de hidrógeno, aumentará de tamaño para convertirse en una gigante roja, probablemente destruyendo Mercurio y Venus en el proceso. La Tierra también puede ser destruida, o al menos gravemente perturbada; si por algún milagro la humanidad todavía existe para entonces, nuestros descendientes lejanos tendrán que mudarse fuera del mundo para sobrevivir.

Recreación artística de una gigante roja.

En la fase de gigante roja, el Sol puede retrasar su inevitable colapso quemando átomos más pesados como el helio. Sin embargo, este indulto durará solo unos 100 millones de años.

Cuando estos combustibles más pesados se agoten, el Sol colapsará en su estado final de enana blanca. En el colapso, el Sol volará aproximadamente la mitad de su masa como una nube de gas caliente y empujará a los planetas supervivientes a una órbita más amplia.

Para los planetas, existe un delicado acto de equilibrio entre ser tragados durante la expansión de la gigante roja y posiblemente ser expulsados al espacio profundo cuando se forma la enana blanca. Nuestro descubrimiento muestra lo que algunos teóricos han predicho: que es probable que los planetas en órbitas lo suficientemente amplias sobrevivan a la muerte de su estrella anfitriona.

Representación artística de Júpiter y su anfitrión enano blanco. Si los humanos sobreviven para ver morir al Sol, teóricamente podrían trasladarse a una luna joviana y permanecer seguros en órbita. Imagen: Observatorio WM Keck / Adam Makarenko

Debido a que la mayoría de las estrellas terminan como enanas blancas, no tenemos una estimación muy precisa de cómo era este sistema cuando se formó. Sin embargo, las estadísticas favorecen un origen como estrella no muy diferente en masa al Sol.

El Universo no tiene la edad suficiente para que las estrellas más pequeñas que el 80% del tamaño del Sol se hayan convertido en enanas blancas, y las estrellas de más del doble del tamaño del Sol son intrínsecamente raras y también es más probable que experimenten muertes más turbulentas que destruiría sus sistemas planetarios.

Usando el telescopio espacial Hubble o su sucesor, el telescopio espacial James Webb (que se lanzará en diciembre de 2021), esperamos aprender más sobre el sistema midiendo directamente la luz residual increíblemente débil emitida por este sol muerto.

*Joshua W. Blackman, astrónomo, Universidad de Tasmania

**Andrew A. Cole, profesor asociado de astrofísica, Universidad de Tasmania

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