Estrellas como nuestro Sol engullen los planetas que las orbitan

Es prácticamente un rito de la infancia comerse las golosinas prohibidas y luego negarlo cuando te descubren, a pesar de que la evidencia esté por toda tu cara. Si alguna vez incurriste en esta transgresión, ya tienes algo en común con muchas de las estrellas similares a nuestro Sol que se han comido los planetas que las orbitaban, lo que les dejó reveladoras firmas químicas que pueden ser detectadas desde la Tierra.

Ese es el descubrimiento de una nueva investigación dirigida por Lorenzo Spina, astrofísico y científico de datos del Observatorio Astronómico de Padua en Italia, que estima que entre el 20 y el 35 por ciento de las estrellas similares al Sol han incurrido en la "ingestión planetaria", según un estudio publicado el lunes en Nature Astronomy.

Este macabro descubrimiento es interesante por derecho propio, pero también podría "impulsar un avance generacional en la astrofísica" que puede ser útil en la búsqueda de un planeta habitable similar a la Tierra, al descifrar "uno de los ejemplos más contradictorios en astrofísica estelar y una fuente de tensión entre teoría y observaciones ”, según el estudio.

"Los modelos teóricos de la evolución de los sistemas planetarios predicen que los eventos de engullimiento de planetas pueden ocurrir alrededor de estrellas similares al Sol", dijo Spina en un correo electrónico. “Sin embargo, no teníamos ninguna predicción clara sobre la ocurrencia de estos dramáticos eventos. Precisamente por ello es tan importante nuestro hallazgo. De hecho, nuestros hallazgos imponen limitaciones antes no disponibles a los modelos teóricos".

“Además de todo eso, me sorprendió mucho descubrir que una fracción significativa de los sistemas planetarios alrededor de estrellas similares al Sol tuvieron un pasado muy dinámico y caótico, a diferencia de nuestro sistema solar”, agregó. “Esto sugiere que, aunque los sistemas planetarios son comunes en la galaxia, muchos de ellos deben ser muy distintos del sistema solar en muchos aspectos”.

Para llegar a este hallazgo, Spina y sus colegas se propusieron resolver una pregunta que ha atormentado a los científicos durante años: ¿por qué algunos sistemas binarios contienen estrellas con diferentes perfiles químicos?

Los modelos actuales de la formación de estrellas sugieren que las estrellas nacen de nubes moleculares “protoestelares” con ingredientes químicamente homogéneos. Como consecuencia, las estrellas gemelas nacidas de la misma mezcla cósmica deberían terminar con más o menos los mismos ingredientes químicos. Sin embargo, los científicos han observado muchos sistemas binarios que son inexplicablemente distintos químicamente.

Una explicación para estas estrellas binarias desiguales es que las nubes protoestelares simplemente no son tan uniformes como los científicos esperaban, una posibilidad que podría cambiar nuestra comprensión de cómo nacen las estrellas. Otra posibilidad, aunque más dramática, es que algunos sistemas desarrollan inestabilidades dinámicas que lanzan planetas hacia sus estrellas anfitrionas. Como resultado, las atmósferas externas de esas estrellas se enriquecen con ingredientes planetarios como el hierro y el litio, lo que las distingue de sus pares binarios más estables.

“En la última década, ha habido algunos trabajos previos en la literatura sobre anomalías químicas en pares binarios”, señaló Spina. “Sin embargo, el origen de estas anomalías siempre ha sido poco claro. De hecho, además del escenario de la ingestión planetaria, se han propuesto muchas teorías alternativas para explicar las anomalías químicas ”.

“No obstante, la evidencia contundente a favor (o en contra) del escenario de ingestión planetaria habría mejorado enormemente nuestra comprensión de la evolución de los sistemas planetarios y las probabilidades de encontrar análogos de nuestro sistema solar”, añadió. “Por eso consideramos importante llenar ese vacío de conocimiento de una vez por todas”.

Con ese fin, los investigadores realizaron un estudio estadístico de 107 pares binarios de estrellas similares al Sol con temperaturas efectivas similares, incluidos 74 pares con abundancias químicas coincidentes y 33 pares con concentraciones de hierro notablemente distintas.

Los modelos del equipo revelaron que los eventos de engullimiento planetario no solo podían explicar los pares anómalos, sino también que la temperatura de una estrella se correlaciona con su perfil químico. En otras palabras, las estrellas más calientes fueron las más propensas a mostrar signos de ingestión planetaria, debido a que sus atmósferas externas son más delgadas y esto permite una vista más obvia de los remanentes del planeta dentro de ellas.

"Demostramos que la probabilidad de encontrar un binario químicamente anómalo aumenta con la temperatura promedio del par", dijo el equipo en el estudio. "Este resultado no puede explicarse con inhomogeneidades hipotéticas de la nube protoestelar".

Sobra decir que esta es solo una razón más por la que los terrícolas deberíamos estar agradecidos de vivir en un sistema solar tan tranquilo y estable. Pero incluso cuando estas hambrientas estrellas ofrecen una visión apocalíptica de mundos engullidos por completo, en última instancia pueden ayudarnos a encontrar planetas similares a la Tierra que podrían albergar vida.

Cualquier gemelo hipotético de la Tierra que orbite estrellas similares al Sol será difícil de rastrear, en parte porque les lleva cientos de días completar una órbita, lo que reduce las probabilidades de que nuestros telescopios los vislumbren al pasar frente a sus estrellas.

Sin embargo, escanear estrellas similares al Sol en busca de signos de ingestión planetaria podría reducir la búsqueda, porque eso sería un indicio de que tal sistema es, o fue, dinámicamente inestable. Entonces, podríamos despriorizar esos sistemas, ya que es poco probable que sean habitables. Después de todo, cualquier gemelo terrestre que pudiera haber evolucionado dentro de ellos, posiblemente habría terminado en el menú de su estrella anfitriona.

“Uno de los desafíos científicos clave para la década actual es encontrar planetas similares a la Tierra orbitando estrellas similares al Sol”, dijo Spina. “Establecimos que los eventos de engullimiento de planetas pueden cambiar la composición química de las estrellas similares al Sol. Por lo tanto, este resultado abre potencialmente la posibilidad de utilizar un análisis químico de estrellas para identificar aquellas que tienen más (o menos) probabilidades de albergar verdaderos análogos de nuestro pacífico sistema solar".

“¿Por qué esto es tan importante? Porque hay millones de estrellas cercanas similares al Sol: sin un método para identificar los objetivos más prometedores, la búsqueda de la Tierra 2.0 será como la de la proverbial aguja en el pajar”, agregó.

Este nuevo método de búsqueda de planetas similares a la Tierra no es el único avance que el equipo espera que surja de su investigación. Los instrumentos de nueva generación del Observatorio Europeo Austral, como el Telescopio Espectroscópico Multiobjeto de 4 metros (4MOST) y el Espectrógrafo Multiobjeto para el Rango Óptico e Infrarrojo Cercano (MOONS), serán capaces de observar con aún más detalles pares similares al Sol no homogéneos químicamente.

Los estudios futuros podrían revelar los secretos ocultos de estos sistemas, como las causas fundamentales de su inestabilidad o si es más probable que ciertas clases de planetas sean engullidos.

“Nuestro estudio establece que los eventos de engullimiento de planetas pueden cambiar la composición química de estrellas similares al Sol”, dijo Spina. “Por lo tanto, en el futuro, debemos observar más sistemas binarios para derivar un porcentaje más preciso de eventos de ingestión planetaria. Además, en el futuro tendremos que buscar cualquier correlación entre las firmas químicas de los eventos de ingestión en las estrellas anfitrionas y la arquitectura de los sistemas planetarios”.

“¿Los sistemas con una arquitectura más caótica son los que tiene estrellas que muestran firmas de eventos de engullimiento planetario? Debemos responder a esta pregunta”, concluyó.