Gracias a un grupo de telescopios en el espacio y en la Tierra, e incluso a un par de astrónomos aficionados en Arizona, un astrónomo de la Universidad de Wisconsin-Madison y sus colegas han descubierto un planeta del tamaño de Júpiter orbitando a una velocidad vertiginosa alrededor de una estrella enana blanca distante. El sistema, a unos 80 años luz de distancia, viola todas las convenciones comunes sobre estrellas y planetas. La enana blanca es el remanente de una estrella parecida al sol, muy reducido a aproximadamente el tamaño de la Tierra, sin embargo, retiene la mitad de la masa del sol. El planeta masivo se cierne sobre su pequeña estrella, que gira cada 34 horas gracias a una órbita increíblemente cercana. A diferencia de, Mercurio tarda 90 días comparativamente aletargados en orbitar alrededor del sol. Si bien ha habido indicios de grandes planetas orbitando cerca de enanas blancas en el pasado, Los nuevos hallazgos son la evidencia más clara hasta ahora de que existen estos extraños emparejamientos. Esa confirmación destaca las diversas formas en que los sistemas estelares pueden evolucionar y puede dar una idea del destino de nuestro propio sistema solar. Tal sistema de enanas blancas podría incluso proporcionar una rara disposición habitable para que la vida surja a la luz de una estrella moribunda.

"Nunca antes habíamos visto evidencia de que un planeta se acercara tanto a una enana blanca y sobreviviera. Es una agradable sorpresa, "dice el investigador principal Andrew Vanderburg, quien recientemente se unió al departamento de astronomía de UW-Madison como profesor asistente. Vanderburg completó el trabajo mientras era becario independiente de la NASA Sagan en la Universidad de Texas en Austin.

Los investigadores publicaron sus hallazgos el 16 de septiembre en la revista Naturaleza . Vanderburg dirigió una gran colaboración internacional de astrónomos que analizaron los datos. Los telescopios que contribuyeron incluyeron el telescopio de caza de exoplanetas TESS de la NASA y dos grandes telescopios terrestres en las Islas Canarias.

Vanderburg se sintió atraído originalmente por el estudio de las enanas blancas (los restos de estrellas del tamaño de un sol después de que agotaron su combustible nuclear) y sus planetas por accidente. Mientras estaba en la escuela de posgrado, estaba revisando datos del predecesor de TESS, el telescopio espacial Kepler, y notó una enana blanca con una nube de escombros a su alrededor.

"Lo que terminamos encontrando fue que se trataba de un planeta o asteroide menor que estaba siendo destrozado mientras observábamos, que fue realmente genial, "dice Vanderburg. El planeta había sido destruido por la gravedad de la estrella después de que su transición a una enana blanca hiciera que la órbita del planeta cayera hacia la estrella.

Desde entonces, Vanderburg se ha preguntado si los planetas, especialmente los grandes, podría sobrevivir al viaje hacia una estrella envejecida.

Al escanear datos de miles de sistemas enanos blancos recopilados por TESS, los investigadores vieron una estrella cuyo brillo se atenuaba a la mitad aproximadamente cada día y medio, una señal de que algo grande pasaba frente a la estrella en un estrecho, órbita ultrarrápida. Pero fue difícil interpretar los datos porque el resplandor de una estrella cercana estaba interfiriendo con las mediciones de TESS. Para superar este obstáculo, los astrónomos complementaron los datos de TESS de telescopios terrestres de mayor resolución, incluidos tres dirigidos por astrónomos aficionados.

"Una vez que el resplandor estuvo bajo control, en una noche obtuvieron datos mucho mejores y mucho más limpios que los que obtuvimos con un mes de observaciones desde el espacio, ", dice Vanderburg. Debido a que las enanas blancas son mucho más pequeñas que las estrellas normales, los grandes planetas que pasan frente a ellos bloquean gran parte de la luz de la estrella, haciendo que la detección mediante telescopios terrestres sea mucho más sencilla.

Los datos revelaron que un planeta aproximadamente del tamaño de Júpiter, quizás un poco más grande, estaba orbitando muy cerca de su estrella. El equipo de Vanderburg cree que el gigante gaseoso partió mucho más lejos de la estrella y se trasladó a su órbita actual después de que la estrella se convirtiera en una enana blanca.

La pregunta fue:¿cómo evitó este planeta ser destrozado durante la agitación? Los modelos anteriores de interacciones entre enanas blancas y planetas no parecían estar alineados para este sistema estelar en particular.

Los investigadores realizaron nuevas simulaciones que proporcionaron una posible respuesta al misterio. Cuando la estrella se quedó sin combustible, se expandió hasta convertirse en un gigante rojo, envolviendo cualquier planeta cercano y desestabilizando el planeta del tamaño de Júpiter que orbitaba más lejos. Eso hizo que el planeta tomara una forma exagerada, órbita ovalada que pasó muy cerca de la enana blanca ahora encogida, pero también arrojó al planeta muy lejos en el vértice de la órbita.

Durante eones la interacción gravitacional entre la enana blanca y su planeta dispersó lentamente la energía, en última instancia, guiando al planeta en un estrecho, órbita circular que tarda solo un día y medio en completarse. Ese proceso lleva tiempo, miles de millones de años. Esta enana blanca en particular es una de las más antiguas observadas por el telescopio TESS con casi 6 mil millones de años. tiempo de sobra para frenar a su gigantesco planeta asociado.

Si bien las enanas blancas ya no realizan la fusión nuclear, aún liberan luz y calor a medida que se enfrían. Es posible que un planeta lo suficientemente cerca de una estrella moribunda se encuentre en la zona habitable, la región cerca de una estrella donde puede existir agua líquida, se presume que es necesario para que la vida surja y sobreviva.

Ahora que la investigación ha confirmado que existen estos sistemas, ofrecen una tentadora oportunidad para buscar otras formas de vida. La estructura única de los sistemas de planetas enanos blancos brinda una oportunidad ideal para estudiar las firmas químicas de las atmósferas de los planetas en órbita. una forma potencial de buscar señales de vida desde lejos.

"Creo que la parte más emocionante de este trabajo es lo que significa tanto para la habitabilidad en general (si puede haber regiones hospitalarias en estos sistemas solares muertos) como para nuestra capacidad para encontrar pruebas de esa habitabilidad, "dice Vanderburg.