Estrellas moribundas devoran planetas gigantes, revela un estudio astronómico

Un reciente estudio sugirió que las estrellas envejecidas podrían estar eliminando a los gigantes planetas que orbitan más cerca de ellas. La investigación, liderada por astrónomos de UCL (University College London) y la Universidad de Warwick, proporcionó nueva evidencia de que estos planetas pueden ser arrastrados hacia el interior y destruidos a medida que sus estrellas anfitrionas evolucionan.

Las estrellas como nuestro Sol eventualmente se quedan sin combustible de hidrógeno. Cuando esto sucede, comienzan a enfriarse y expandirse, entrando en una fase conocida como gigante roja. Los científicos estiman que el Sol alcanzará esta etapa en aproximadamente cinco mil millones de años.

Los nuevos hallazgos, publicados en el Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, se basaron en observaciones de casi medio millón de estrellas que han ingresado recientemente a esta fase "post-secuencia principal" de su ciclo de vida.

Planetas faltantes alrededor de gigantes rojas

Los investigadores identificaron 130 planetas y candidatos a planetas (es decir, que aún necesitan ser confirmados) que orbitan cerca de estas estrellas, incluyendo 33 que no habían sido detectados anteriormente.

Sin embargo, emergió un patrón claro. Los planetas en órbitas estrechas eran mucho menos comunes alrededor de estrellas que se habían expandido lo suficiente como para convertirse en gigantes rojas (es decir, que estaban más avanzadas en su evolución post-secuencia principal). Esto sugiere que muchos de estos planetas cercanos pueden haber sido ya destruidos.

El autor principal, Dr. Edward Bryant (Mullard Space Science Laboratory en UCL y la Universidad de Warwick), explicó: "Esta es una fuerte evidencia de que a medida que las estrellas evolucionan fuera de su secuencia principal, pueden causar rápidamente que los planetas se espiralen hacia ellas y sean destruidos. Este ha sido un tema de debate y teoría durante algún tiempo, pero ahora podemos ver el impacto de esto directamente y medirlo a nivel de una gran población de estrellas.

"Esperábamos ver este efecto, pero aún nos sorprendió lo eficientes que parecen ser estas estrellas al engullir a sus planetas cercanos".

La atracción gravitacional que condena a los planetas

El equipo cree que el proceso es impulsado por una lucha gravitacional entre la estrella y su planeta, conocida como interacción de mareas. A medida que una estrella crece, este efecto se vuelve más fuerte.

El Dr. Bryant agregó: "Pensamos que la destrucción ocurre debido a la lucha gravitacional entre el planeta y la estrella, llamada interacción de mareas. A medida que la estrella evoluciona y se expande, esta interacción se vuelve más fuerte. Al igual que la Luna tira de los océanos de la Tierra para crear mareas, el planeta tira de la estrella. Estas interacciones desaceleran al planeta y hacen que su órbita se reduzca, provocando que espiralice hacia adentro hasta que se rompa o caiga en la estrella".

Qué significa esto para nuestro sistema solar

Los hallazgos también plantean interrogantes sobre el futuro distante de nuestro propio sistema solar.

El coautor, Dr. Vincent Van Eylen (Mullard Space Science Laboratory en UCL), afirmó: "En unos pocos miles de millones de años, nuestro propio Sol se agrandará y se convertirá en una gigante roja. Cuando esto suceda, ¿sobrevivirán los planetas del sistema solar? Estamos descubriendo que en algunos casos, los planetas no lo hacen.

"La Tierra está ciertamente más segura que los gigantes planetas en nuestro estudio, que están mucho más cerca de su estrella. Pero solo examinamos la parte más temprana de la fase post-secuencia principal, los primeros uno o dos millones de años de la misma; las estrellas tienen mucha más evolución por delante.

"A diferencia de los gigantes planetas faltantes en nuestro estudio, la Tierra misma podría sobrevivir la fase de gigante roja del Sol. Pero la vida en la Tierra probablemente no lo haría".

Cómo los científicos encontraron los planetas

Para llevar a cabo el estudio, los investigadores utilizaron datos del Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de NASA. Se basaron en un algoritmo informático para detectar pequeñas caídas repetidas en la luz estelar que ocurren cuando un planeta pasa frente a su estrella. El análisis se centró en gigantes planetas con períodos orbitales cortos (es decir, que tardan no más de 12 días en orbitar su estrella).

El equipo comenzó con más de 15,000 señales posibles. Después de aplicar estrictos controles para eliminar falsos positivos, redujeron la lista a 130 planetas y candidatos a planetas. Entre estos, 48 ya estaban confirmados, 49 habían sido identificados previamente como candidatos a planetas (es decir, aún necesitan ser confirmados) y 33 fueron recién descubiertos.

Menos planetas a medida que las estrellas evolucionan

Los resultados muestran un claro descenso en el número de gigantes planetas cercanos a medida que las estrellas envejecen. En general, solo el 0.28% de las estrellas estudiadas albergaban tales planetas. Las estrellas más jóvenes en la secuencia post-principal tenían una tasa más alta del 0.35%, similar a las estrellas aún en la secuencia principal. En contraste, las gigantes rojas más evolucionadas mostraron una tasa mucho más baja de solo el 0.11%. (Para este análisis, los investigadores excluyeron los 12 planetas más pequeños de los 130 identificados).

Usando los datos de TESS, los científicos pueden estimar el tamaño (radio) de cada planeta. Para confirmar si estos objetos son realmente planetas en lugar de candidatos a planetas, los astrónomos deben determinar su masa y descartar alternativas como estrellas de baja masa o enanas marrones ("estrellas fallidas" cuyo presión en el núcleo no es lo suficientemente alta para iniciar la fusión nuclear).

Esto se realiza rastreando movimientos sutiles en la estrella anfitriona y midiendo la atracción gravitacional ejercida por el objeto en órbita.

El Dr. Bryant añadió: "Una vez que tengamos las masas de estos planetas, eso nos ayudará a entender exactamente qué está causando que estos planetas espiralen y sean destruidos".

Los investigadores recibieron financiamiento del UK Science and Technology Facilities Council (STFC).