Una ilustración muestra la cáscara de un planeta orbitando una estrella muerta entre material estelar destrozado.(Crédito de la imagen: Robert Lea (creado con Canva))
Un sistema planetario anclado en una estrella enana blanca muerta, situada a unos 4.000 años luz de distancia, ha ofrecido a los astrónomos una posible visión de cómo podrían ser nuestro Sol y la Tierra dentro de unos 8.000 millones de años.
Sin embargo, éste sólo sería el futuro de la Tierra si nuestro planeta logra sobrevivir a la eventual transformación del Sol en una gigante roja hinchada. Se espera que esta transformación se produzca dentro de unos 5.000 a 6.000 millones de años, cuando el sol agote definitivamente el combustible necesario para la fusión nuclear. En esa fase de gigante roja, el Sol se hinchará hasta situarse en torno a la órbita de Marte y se tragará a Mercurio, Venus y, tal vez, también a la Tierra. Después, el Sol se convertirá en una ardiente enana blanca, como la que se observa en el sistema planetario.
Una forma en que nuestro planeta podría escapar a la destrucción por el sol gigante rojo es si emigra a la órbita de Marte o más allá. De este modo, nuestro planeta quedaría convertido en una cáscara helada que orbita alrededor de una estrella calcinada. Este nuevo sistema planetario demuestra que esa «huida milagrosa» es posible.
El equipo identificó una enana blanca con aproximadamente la mitad de la masa del Sol y un planeta compañero del tamaño de la Tierra en una órbita dos veces más amplia que la de nuestro planeta alrededor de nuestra estrella, ofreciendo una imagen de cómo podría ser una Tierra superviviente dentro de unos 8.000 millones de años.
«Actualmente no tenemos un consenso sobre si la Tierra podría evitar ser engullida por el sol gigante rojo dentro de 6.000 millones de años», afirma en un comunicado Keming Zhang, jefe del equipo y becario postdoctoral Eric and Wendy Schmidt AI in Science de la Universidad de California en San Diego.
Un elemento del sistema, situado cerca de la protuberancia central de la Vía Láctea, lo diferencia del futuro sistema solar: otro ocupante con una masa unas 17 veces superior a la de Júpiter, el planeta más masivo del sistema solar.
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Es probable que este objeto sea una «enana marrón», un cuerpo al que a menudo se denomina «estrella fallida» porque se forma como una estrella pero no consigue acumular la masa necesaria para desencadenar la fusión de hidrógeno en helio en su núcleo, el proceso nuclear que define a una estrella de la «secuencia principal» como el Sol.
Buenas noticias para la Tierra… quizá no para la vida
Los astrónomos descubrieron este análogo para el futuro del sistema solar cuando observaron un llamado «evento microlente», refiriéndose a la curvatura de la luz de una fuente de fondo causada por la influencia gravitacional de un cuerpo que pasa entre esa fuente y la Tierra. El fenómeno se captó gracias a la Red de Telescopios Microlentes de Corea, situada en el hemisferio sur.
La microlente es una forma débil de lente gravitatoria, un fenómeno predicho por primera vez por Albert Einstein con su teoría de la relatividad general. La relatividad general sugiere que los objetos con masa hacen que el propio tejido del espaciotiempo, una unificación cuatridimensional de espacio y tiempo, se «deforme». La gravedad no sólo surge de esta deformación, sino que las deformaciones también curvan la luz cuando las ondas de una fuente de fondo pasan a través de ellas. Esta luz curvada aparece entonces más brillante desde nuestra perspectiva debido a la trayectoria curvada que se ve obligada a seguir en su camino hacia nuestros detectores.
Este fenómeno, denominado KMT-2020-BLG-0414, se observó en 2020. Consistió en el brillo de una estrella de fondo (situada a 24.000 años luz) unas 1.000 veces mayor. Los objetos o lentes causantes de este brillo son los cuerpos del sistema planetario.
Para investigar más a fondo este sistema planetario, el equipo de la Universidad de California en Berkeley realizó un seguimiento del fenómeno de microlente con los telescopios Keck de 10 metros de Hawái.
Sistema planetario enano blanco visto por tres instrumentos en 2020 y 2023 (Crédito de la imagen: OGLE, CFHT, Observatorio Keck)
La investigación inicial no reveló la naturaleza de la estrella central. Los investigadores necesitaron otros tres años de estudio con los telescopios Keck para determinar que este cuerpo estelar es una enana blanca agotada. Esto no era evidente por lo que el equipo vio, sino más bien por lo que no vieron; las imágenes del sistema no mostraban la luz que cabría esperar de una estrella de secuencia principal.
«Nuestras conclusiones se basan en descartar los escenarios alternativos, ya que una estrella normal se habría visto fácilmente», explicó Zhang. «Como la lente es oscura y de poca masa, concluimos que sólo puede ser una enana blanca. Hay algo de suerte porque se esperaría que menos de una de cada 10 estrellas microlentes con planetas fueran enanas blancas.»
Continuar la investigación de este sistema también permitió al equipo resolver la órbita de la enana marrón y aliviar la confusión en torno a la posición de la estrella fallida alrededor de la estrella muerta, así como el hecho de que no es simplemente un planeta masivo muy cercano, o un «Júpiter caliente.»
«El análisis original mostró que la enana marrón se encuentra en una órbita muy amplia, como la de Neptuno, o bien muy dentro de la órbita de Mercurio [el planeta más cercano al sol en el sistema solar] », dijo Zhang. «Los planetas gigantes en órbitas muy pequeñas son en realidad bastante comunes fuera del sistema solar. Pero como ahora sabemos que está orbitando un resto estelar, esto es poco probable, ya que habría sido engullido.»
Chi Cygni, una estrella gigante roja como se muestra en esta concepción artística, se acerca al final de su vida. A medida que se queda sin combustible, pulsa hacia dentro y hacia fuera, latiendo como un corazón gigante y expulsando cáscaras de material. (Crédito de la imagen: ESO/L. Calçada)
Aunque este sistema planetario sirve como prueba de que la Tierra podría escapar al consumo del Sol dentro de unos 6.000 millones de años, no nos dice si la vida en nuestro planeta (si aún existe para entonces) también podría sobrevivir.
«Se desconoce si la vida podrá sobrevivir en la Tierra durante ese periodo [de gigante roja] . Pero, sin duda, lo más importante es que la Tierra no sea tragada por el Sol cuando se convierta en una gigante roja», dijo en el comunicado Jessica Lu, profesora asociada y catedrática de Astronomía de la UC Berkeley. «Este sistema es un ejemplo de un planeta -probablemente un planeta similar a la Tierra originalmente en una órbita similar a la Tierra- que sobrevivió a la fase de gigante roja de su estrella anfitriona».
Parece que, si la pérdida de adherencia del Sol a la Tierra durante la fase de gigante roja le permite escapar de las capas exteriores hinchadas de nuestra estrella, esta migración también la situaría fuera de la zona habitable. La zona habitable, o «zona Ricitos de Oro», se define como la región alrededor de una estrella con temperaturas ni demasiado calientes ni demasiado frías para permitir que un planeta se aferre al agua líquida, un ingrediente crucial para la vida.
Sin embargo, es probable que el tiempo de la humanidad en la Tierra se haya agotado unos 4.000 a 5.000 millones de años antes de que el Sol se convierta en gigante roja.
«En cualquier caso, el planeta Tierra sólo será habitable durante unos mil millones de años más, momento en el que los océanos de la Tierra se vaporizarían por el efecto invernadero desbocado, mucho antes del riesgo de ser engullidos por la gigante roja», dijo Zhang.
Zhang sugirió que la humanidad podría emigrar hacia el exterior del sistema solar para evitar este destino. Los objetivos potenciales para el reasentamiento podrían ser las lunas de Júpiter, como Europa, Calisto y Ganímedes, o Encélado, que orbita alrededor de Saturno. Estas lunas parecen tener océanos de agua congelada que, aunque helados en la actualidad, podrían hacerse irónicamente habitables gracias a la expansión del Sol. El Sol podría descongelarlas y convertirlas en mundos oceánicos.
«A medida que el Sol se convierta en una gigante roja, la zona habitable se desplazará hacia los alrededores de la órbita de Júpiter y Saturno», dijo Zhang. «Creo que, en ese caso, la humanidad podría emigrar allí».
El equipo sugiere que esta investigación demuestra el potencial de la microlente como técnica para investigar sistemas planetarios y sus estrellas. Un instrumento que podría aprovecharlo plenamente es el próximo telescopio romano Nancy Grace, cuyo lanzamiento está previsto para 2027. El próximo gran telescopio espacial de la NASA utilizará microlentes para cazar planetas extrasolares o «exoplanetas».
«Hay todo un conjunto de mundos que ahora se abren ante nosotros a través del canal de microlente, y lo emocionante es que estamos en el precipicio de encontrar configuraciones exóticas como esta», dijo en el comunicado Joshua Bloom, miembro del equipo y astrónomo de la UC Berkeley. «Lo que se requiere es un seguimiento cuidadoso con las mejores instalaciones del mundo no sólo un día o un mes después, sino muchos, muchos años en el futuro, después de que la lente se haya alejado de la estrella de fondo para que puedas empezar a desambiguar lo que estás viendo.»
La investigación se publicó el 26 de septiembre en la revista Nature Astronomy.
