Un equipo de científicos fueron testigos de un incidente astronómico visto por primera vez en la historia: una estrella gigante roja devorando un planeta. De acuerdo a sus declaraciones, presenciaron el “futuro de la Tierra”.

Aunque este fenómeno se ha teorizado durante mucho tiempo, observarlo por fin en acción ayudará a los astrónomos a averiguar qué le ocurre a un sistema planetario cuando la estrella entra en su dramática agonía, hinchándose hasta alcanzar cientos de veces su tamaño original y tragándose todo lo que encuentra a su paso, antes de expulsar su material exterior y colapsar en un remanente estelar que brilla intensamente.

Observaciones anteriores captaron las etapas justo antes y justo después de uno de estos engullimientos planetarios, pero ésta es la primera vez que se ha visto el acto, a sólo 12.000 años luz de la Tierra. Allí, una estrella aumentó rápidamente su brillo en un factor de 100 antes de desvanecerse rápidamente, brillando con un exceso de luz infrarroja brillante y de larga duración.

Esto concuerda con los modelos que describen lo que ocurrirá al final de la vida del Sol y proporciona información que los científicos pueden utilizar para construir predicciones más detalladas sobre el final de los días para nuestro pequeño rincón de la Vía Láctea.

El “futuro de la Tierra”

Kishalay De, astrofísico del Kavli Institute for Astrophysics and Space Research del MIT, dijo en un comunicado:

“Estamos viendo el futuro de la Tierra. Si alguna otra civilización nos observara desde 10.000 años luz de distancia mientras el Sol engulle a la Tierra, verían cómo el Sol brilla de repente al expulsar algo de material, luego forma polvo a su alrededor, antes de volver a ser lo que era”.

La muerte de una estrella como el Sol es un proceso bastante salvaje. Las observaciones de otras estrellas de la Vía Láctea en distintas etapas de su vida nos han mostrado cómo se desarrolla.

A medida que la estrella se queda sin combustible de hidrógeno para quemar en su núcleo, el delicado equilibrio entre la presión exterior de la fusión y la presión interior de la gravedad empieza a deshacerse.

El núcleo comienza a contraerse, llevando más hidrógeno de las capas externas de la estrella hacia el centro, concentrándose en una envoltura alrededor del núcleo. Debido al calor y la presión, esta capa de hidrógeno comienza a fusionarse, generando un calor adicional que infla las capas exteriores de la estrella hasta cientos de veces su tamaño original. Pero las capas exteriores, más tenues que antes, se enfrían hacia el extremo más rojo del espectro. Esto es lo que se conoce como gigante roja.

La estrella engullirá todo lo que encuentre en el camino de ese material exterior en expansión. Aquí, en el Sistema Solar, se espera que este proceso tenga lugar en unos pocos miles de millones de años, y se prevé que el Sol se expanda hasta la órbita de Marte, tragándose a Mercurio, Venus y la Tierra por el camino.

De y sus colegas no se pusieron a buscar una estrella moribunda que se comiera a sus planetas. De examinaba los datos recogidos por la Zwicky Transient Facility, que estudia el cielo en longitudes de onda ópticas e infrarrojas, en busca de estrellas binarias en órbitas tan cercanas que una de ellas absorbe material de la otra, un proceso que genera llamaradas de luz.

Lo que encontraron fue algo totalmente distinto.

De explica:

“Una noche, observé una estrella que se multiplicó por 100 en el transcurso de una semana, de la nada. No se parecía a ningún estallido estelar que hubiera visto en mi vida”.

Representación de la muerte de la Tierra en 5 mil millones de años. Crédito de imagen: Wikimedia Commons / Fsgregs

Encontraron más “rarezas” en la estrella

Un examen más detallado de la composición química del objeto, realizado con datos del observatorio óptico e infrarrojo Keck, reveló más rarezas. La estrella mostraba signos de elementos -como óxido de titanio y óxido de vanadio- más coherentes con un entorno frío, no con el hidrógeno y el helio calientes que cabría esperar de estrellas que intercambian plasma.

Otras observaciones con el observatorio infrarrojo Palomar lo confirmaron. Fuera lo que fuese lo que estaba ocurriendo con el estallido, bautizado como ZTF SLRN-2020, no se trataba de una estrella binaria, lo que significaba que el estallido tenía que ser otra cosa.

Un vistazo a la literatura científica mostró que la forma en que la luz florecía, moría y permanecía como material frío que brillaba en el infrarrojo era coherente con un tipo de explosión conocida como nova roja, el resultado de la colisión de una estrella binaria.

Pero la energía que producía era mucho, mucho menor de lo que cabría esperar de una nova roja; alrededor de una milésima parte de la energía, de hecho. Y esa era la pieza final del rompecabezas.

De dijo:

“Eso significa que lo que se fusionó con la estrella tiene que ser 1.000 veces más pequeño que cualquier otra estrella que hayamos visto.

Y es una feliz coincidencia que la masa de Júpiter sea aproximadamente 1/1.000 la masa del Sol. Fue entonces cuando nos dimos cuenta: Esto era un planeta, chocando contra su estrella”.

Planeta engullido

Un planeta orbita alrededor de su estrella (izquierda), que se expande con el tiempo, lo que afecta la órbita del planeta y eventualmente crece hasta que la interacción produce cambios detectables en la luz. Crédito de imagen: International Gemini Observatory / NOIRLab / NSF / AURA / P. Marenfeld

Según el análisis del equipo, el planeta habría tenido una masa máxima de unas 10 veces la masa de Júpiter, siendo engullido y cayendo hacia el núcleo de una gigante roja en expansión.

Cuando la estrella se tragó al planeta, su envoltura exterior en expansión siguió enfriándose, formando una nube de polvo alrededor de la estrella que dio la firma infrarroja a largo plazo observada por el Observatorio Palomar.

Según los investigadores, esto constituye un “eslabón perdido” en nuestra comprensión de la evolución de los sistemas planetarios. Han bautizado este tipo de fenómenos con el nombre de “novas rojas subluminosas” y creen que ZTF SLRN-2020 puede ayudarnos a comprender el efecto que el engullimiento planetario puede tener en el brillo, la composición química y la velocidad de rotación de las estrellas en fase avanzada.

Calculan que las novas rojas subluminosas se producen entre 0.1 y varias veces al año. Ahora que sabemos qué aspecto pueden tener, es posible que encontremos muchas más.

De afirma:

“Durante décadas, hemos podido ver el antes y el después. El antes, cuando los planetas aún orbitan muy cerca de su estrella, y el después, cuando un planeta ya ha sido engullido y la estrella es gigante. Lo que nos faltaba era captar a la estrella en el acto, cuando un planeta sufre este destino en tiempo real. Eso es lo que hace que este descubrimiento sea realmente emocionante”.

Los hallazgos de la investigación han sido publicados en Nature.

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